CN101380828A

CN101380828A - 用于加工磁性材料的冲头模具及其制造方法

Info

Publication number: CN101380828A
Application number: CNA2008101967789A
Authority: CN
Inventors: 徐建国
Original assignee: DECHANG MOTOR (NANJING) Co Ltd
Current assignee: DECHANG MOTOR (NANJING) Co Ltd
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2028-10-13
Also published as: CN101380828B

Abstract

一种用于加工磁性材料的冲头模具，包括母体、不导磁层，不导磁层设在母体上，所述不导磁层采用合金材料；在不导磁层的表面设有DLC涂层。该模具的加工方法包括步骤：1)取母体材料进行调质淬火处理；2)根据模具图纸、以及的磁力线设计，对把母体材料制成所需形状、尺寸的母体；3)对母体待焊面去油和去除氧化层；4)采用喷焊工艺，加工不导磁层；5)根据模具设计的尺寸进行机械加工；再根据图纸及模腔尺寸进行装配制造；6)对冲头表面进行抛光处理；7)对冲头的不导磁层表面采用DLC喷涂处理。本发明解决了现有技术中，冲头表面时常粘模、冲头容易变形、磁力线不清晰和冲头使用寿命短的问题。

Description

用于加工磁性材料的冲头模具及其制造方法

技术领域

本发明属于磁性材料制造技术领域，具体是一种用于加工磁性材料的冲头模具及其制造方法。本技术适用于永磁铁氧体磁性材料的磁场取向成型环节上。

背景技术

在磁性材料的制造中，模具之一——冲头制造技术很成熟，一般是底部采用45#钢，表面采取不锈钢氩气或氧气焊接抛光。该冲头的结构一般是母体采用45#钢，不导磁层采用无磁不锈钢焊接在母体上。

该技术的要求简单，但在生产和应用过程中发现很多的不足之处，主要问题有冲头表面时常粘模，清理麻烦且清理频次很高；冲头容易变形，影响成型的坯件，影响产品合格率；磁力线不清晰，容易造成产品开裂；冲头使用寿命很短，磨损快，平均寿命在15～20万次；由于故障率高，导致在使用中，维修成本高。

发明内容

为了解决现有生产技术中存在的上述问题，本发明采用喷焊工艺并辅以DLC(类金刚石涂层)技术制造模具冲头，具体技术方案如下：

一种用于加工磁性材料的冲头模具，包括母体、不导磁层，不导磁层设在母体上，所述不导磁层采用合金材料；在不导磁层的表面设有DLC涂层。

所述不导磁层硬度不小于HRC20；母体硬度不小于HRC45

所述母体的材料采用45#钢、CrWuMn、T8钢或T10钢。

所述合金材料是合金材料是钴铬钨合金。它的化学成分如下表：

一种制造上述模具的方法，包括下面步骤：

1)取母体材料(45#钢、CrWuMn、T8或T10)进行调质淬火处理：

把母体材料置于电阻炉中，在1.8～2.3小时内将电阻炉温度升至820～840℃，再保温25～35分钟；

把母体材料取出，用质量百分比浓度13～18％的盐水进行淬火，把母体材料在该盐水中自然冷却；

2)根据模具图纸、以及的磁力线设计，对把母体材料制成所需形状、尺寸的母体；

3)对母体待焊面去油和去除氧化层，表面要求光亮如新；

4)采用喷焊工艺，加工不导磁层：

先用焊枪将母体待焊面表面加热至发红，再将焊粉逐渐均匀喷洒在母体待焊表面；当焊层厚度达到设计要求后完成；所述焊接采用氧气乙炔焊接，调定氧气压力：1±0.1Mpa，乙炔压力：比氧气压力低0.15～0.25Mpa；

采用保温炉在350～400℃之间保温22～26小时后，开炉自然冷却；

5)根据模具设计的尺寸进行机械加工；再根据图纸及模腔尺寸进行装配制造；

6)用抛光机装布轮对冲头表面进行抛光处理，要求达到镜面Ra0.05以上；

7)对冲头的不导磁层表面采用DLC喷涂处理；成型表面乌黑发亮为合格。

步骤1)中，所述电阻炉可以是箱式电阻炉、台车式电阻炉或井式电阻炉等。

步骤3)中，所述去油和去除氧化层是采用布轮对母体待焊接面进行抛光处理。

步骤4)中，所述焊粉采用为200～400目的钴铬钨合金粉，它的化学成分如下表：

具体可以采用牌号为司太立157A的硬面焊接材料，该材料的成分符合上述要求。

步骤5)中，所述保温炉是箱式保温炉。

步骤7)中，DLC喷涂处理可以通过多种PA-CVD(等离子辅助CVD，例如通过射频、微波或其他等离子激活方式)制备的含氢类DLC涂层。

本发明中，所述DLC喷涂处理过程是，首先把冲头放在真空室里，抽真空，要求真空度的数值不大于5×10^-3bar；再注入C2H2气体；C2H2气体在变频频率10～20KHz，电压>1000V高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体，离子和自由基在冲头表面沉积，最后得到DLC涂层。所述真空度的数值越小越好，但考虑到目前设备的能力，采用5×10^-3bar即可达到最佳的性耗比。同样，电压的数值越大越好，采用1000V的高压，即可达到设备的最佳性耗比。

DLC类涂层当中最普遍的是通过各种PA-CVD(等离子辅助CVD，通过射频、微波或其他等离子激活方式)制备的含氢类DLC。在真空条件下，通过等离子体气相沉积技术在冲头表面得到非常薄的DLC涂层。金刚石硬度最高可达HV10000，自身耐热性高，热导率最高2100W/(m·K)，故红硬性特高，热膨胀系数小，约3.1×10-6/K，耐冲击性能也比较好。含氢类DLC涂层具有相对高的显微硬度(一般在2000～3000HV)和极低的摩擦系数(0.05～0.15，干式)。通过PA-CVD方法制备的含氢DLC涂层表面粗糙度非常低。

原工艺制造的冲头，其母体为45#钢，未采用淬火技术；不导磁层为不锈钢焊接而成；整个冲头未经过DLC处理。新工艺制造的冲头，母体用45#钢、CrWuMn、T8钢或T10钢，经过淬火调质处理；不导磁层为合金粉喷焊而成；整个冲头外表面均有经过DLC处理。与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、模具冲头不导磁层材料采用“合金材料”，提高不导磁层硬度使其达到HRC20以上。

2、模具冲头不导磁层材料采取“喷焊技术”(焊层即为不导磁层)，提高合金材料与母体材料的粘合力，并保持标准的模具磁力线设计。

3、模具冲头母体材料采取“调质淬火技术”，提高母体硬度，达到HRC45以上，减少冲头变形。

4、模具冲头表面处理采取“DLC喷涂技术”(即Diamond Laser Coat)。提高了冲头表面硬度，解决冲头表面粘模问题。

附图说明

图1是干压模具冲头示意图

母体1、不导磁层2

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。

用于加工磁性材料的冲头模具，包括母体、不导磁层，不导磁层设在母体上，所述不导磁层采用合金材料；在不导磁层的表面设有DLC涂层。所述不导磁层硬度不小于HRC20；母体硬度不小于HRC45。所述母体的材料采用45#钢、CrWuMn、T8钢或T10钢。所述合金材料是铸造钴铬钨合金。

上述模具的制造过程如下面三个例子所示。

例1，采用45#钢作母体材料

步骤如下：

1)取45#钢进行调质淬火处理：

把45#钢置于箱式电阻炉中，在2小时内将电阻炉温度升至约830℃，再保温约30分钟；

把材料取出，用质量百分比浓度15％的盐水进行淬火，并把材料在盐水中自然冷却；

2)根据模具图纸、以及的磁力线设计，对把所得材料制成所需形状、尺寸的母体；

3)对母体待焊面采用布轮对母体待焊接面进行抛光处理，去油和去除氧化层，表面要求光亮如新；

4)采用喷焊工艺，加工不导磁层：

先用焊枪将母体待焊面表面加热至发红，再将焊粉(司太立157A型)逐渐均匀喷洒在母体待焊表面；当堆焊的焊层达到模具图纸设计要求后(一般厚度为10mm左右)完成；所述焊接采用氧气乙炔焊接，调定氧气压力：1Mpa，乙炔压力0.8Mpa；

采用箱式保温炉在约380℃保温24小时后，开炉自然冷却；

6)用布轮对冲头表面进行抛光处理，要求达到镜面Ra0.05以上；

所述DLC喷涂处理过程是，首先把冲头放在真空室里，抽真空，要求真空度达到5×10^-3bar；再注入C2H2气体；C2H2气体在变频频率10KHz，电压是1000V高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体，离子和自由基在冲头表面沉积，最后得到DLC涂层。

例2，采用T8钢作母体材料

步骤如下：

1)取T8钢进行调质淬火处理：

把T8钢置于井式电阻炉中，在2.2小时内将电阻炉温度升至约840℃，再保温约28分钟；

把材料取出，用质量百分比浓度17％的盐水进行淬火，并把材料置于盐水中自然冷却；

4)采用喷焊工艺，加工不导磁层：

先用焊枪将母体待焊面表面加热至发红，再将焊粉(司太立公司157A型)逐渐均匀喷洒在母体待焊表面；当堆焊的焊层达到模具图纸设计要求后(一般厚度为10mm左右)完成；所述焊接采用氧气乙炔焊接，调定氧气压力：1.1Mpa，乙炔压力0.95Mpa；

采用箱式保温炉在约390℃保温22小时后，开炉自然冷却；

所述DLC喷涂处理过程是，首先把冲头放在真空室里，抽真空，要求真空度达到5×10^-3bar；再注入C2H2气体；C2H2气体在变频频率20KHz，电压是1000V高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体，离子和自由基在冲头表面沉积，最后得到DLC涂层。

例3，采用T10钢作母体材料

步骤如下：

1)取T10钢进行调质淬火处理：

把T10钢置于箱式电阻炉中，在1.8小时内将电阻炉温度升至约820℃，再保温约33分钟；

把材料取出，用质量百分比浓度14％的盐水进行淬火，并把材料置于盐水中自然冷却；

4)采用喷焊工艺，加工不导磁层：

先用焊枪将母体待焊面表面加热至发红，再将焊粉(司太立公司157A型)逐渐均匀喷洒在母体待焊表面；当堆焊的焊层达到模具图纸设计要求后(一般厚度为10mm左右)完成；所述焊接采用氧气乙炔焊接，调定氧气压力：0.9Mpa，乙炔压力0.75Mpa；

采用箱式保温炉在约360℃保温26小时后，开炉自然冷却；

所述DLC喷涂处理过程是，首先把冲头放在真空室里，抽真空，要求真空度达到5×10^-3bar；再注入C2H2气体；C2H2气体在变频频率15KHz，电压是1000V高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体，离子和自由基在冲头表面沉积，最后得到DLC涂层。

采用本发明所得模具加工磁性材料的步骤：

1、干压：把模具安装配合在“5～16T机械成型压机”内，采用合格的磁粉原材料，机器送料，充磁填粉，模具开始合模进行正式压制，后开模，产品被料靴推出。整体成型周期为2秒左右，可以连续生产2小时以上不用清理模具，相对原来15分钟左右/清理模具1次，效率得到大幅度提升。

2、湿压：把模具安装配合在“100～250T油压成型压机”内，采用合格的料浆，在模具上涂刷脱模剂，覆盖过滤布及过滤纸，模具开始合模充磁，注料，进行快速、慢速压制，后保压，开模，产品被人工取出。整体成型周期为2分钟左右，可以连续生产8小时以上不用清理模具，相对原来30分钟左右/清理模具1次，效率得到大幅度提升。

Claims

1、一种用于加工磁性材料的冲头模具，包括母体、不导磁层，不导磁层设在母体上，其特征是所述不导磁层采用合金材料；在不导磁层的表面设有DLC涂层。

2、根据权利要求1所述的用于加工磁性材料的冲头模具，其特征是所述不导磁层硬度不小于HRC20；母体硬度不小于HRC45

3、根据权利要求1所述的用于加工磁性材料的冲头模具，其特征是所述母体的材料采用45#钢、CrWuMn、T8钢或T10钢。

4、根据权利要求1所述的用于加工磁性材料的冲头模具，其特征是所述合金材料是钴铬钨合金，它的化学成分如下表：

5、一种制造权利要求1所述模具的方法，其特征是包括以下步骤：

1)取母体材料进行调质淬火处理：

2)根据模具图纸、以及的磁力线设计，把母体材料制成所需形状、尺寸的母体；

3)对母体待焊面去油和去除氧化层，表面要求光亮如新；

4)采用喷焊工艺，加工不导磁层：

6)对冲头表面进行抛光去锈和去油处理，要求达到镜面Ra0.05以上；

7)对冲头的不导磁层表面采用DLC处理；成型表面乌黑发亮为合格。

6、根据权利要求5所述的用于加工磁性材料的冲头模具制造方法，其特征是步骤1)中，所述电阻炉可以是箱式电阻炉、台车式电阻炉或井式电阻炉。

7、根据权利要求5所述的用于加工磁性材料的冲头模具制造方法，其特征是步骤3)中，所述去油和去除氧化层是采用布轮对母体待焊接面进行抛光处理。

8、根据权利要求5所述的用于加工磁性材料的冲头模具制造方法，其特征是步骤4)中，所述焊粉采用200～400目的钴铬钨合金粉，钴铬钨合金的化学成分为：

9、根据权利要求5所述的用于加工磁性材料的冲头模具制造方法，其特征是步骤5)中，所述保温炉是箱式保温炉。

10、根据权利要求5所述的用于加工磁性材料的冲头模具制造方法，其特征是步骤7)中，所述DLC处理过程是，首先把冲头放在真空室里，抽真空，要求真空度的数值不大于5×10^-3bar；再注入C2H2气体；C2H2气体在变频频率10～20KHz，电压>1000V高压的作用下产生碳氢化合物的等离子体，离子和自由基在冲头表面沉积，最后得到DLC涂层。