CN101880760A - 大型压铸模具的真空等温热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型压铸模具的真空等温热处理工艺，其特征在于在模具心部和表层插入热电偶，首先以每小时150～200℃的速度升炉温至550～625℃，然后以每小时100～150℃的速度升炉温至825～875℃，20分钟以内，将炉温(Tf)升到奥氏体化，保温30分钟。然后并在不低于9Bar的冷却压力下快速冷却，当模具表面温度(Ts)降到427℃时，将冷却压力降到2Bar，停止冷却风机转动，打开对流风扇；等温结束后，再将氮气压力充到6Bar以上，关闭对流风扇，重新启动风机转动来实现快速冷却。从而获得最理想的组织性能和最小的变形；其工艺科学合理，能保证大型压铸模具的使用寿命，有显著的技术进步，其经济价值和市场前景是很可观的。

Description

大型压铸模具的真空等温热处理工艺

技术领域：

本发明涉及一种大型压铸模具的真空等温热处理工艺，特别是涉及大型、复杂、高寿命压铸模具真空热处理工艺。

背景技术：

汽车发动机缸体、变速箱壳体、离合器壳体等压铸模具单块往往尺寸大(外形尺寸超过900mm，重量超过1000公斤)、型腔复杂(抽芯机构多，厚薄不均匀)、壁厚超过300mm。采用传统的快速冷却，容易导致模具变形、甚至开裂；国内外很多热处理同行大都采用炉温控制加热，采用冷却压力小于6Bar的分级淬火的热处理工艺，虽然变形量得到了有效的改善，却导致了模具性能的下降，使得模具寿命达不到要求。专利号为200710037795.3的大型压铸模具微变形真空热处理工艺是单纯的采用炉温来控制加热的；冷却压力不大于4Bar，通过同时降低风机转速和冷却压力来实现等温，等温时间为20～30分钟。

发明内容

本发明目的在于提供一种大型压铸模具的真空等温热处理工艺，其解决了快速冷却开裂和慢速冷却性能下降的矛盾，其既能降低开裂风险，又不损伤压铸模具性能的热处理工艺；其在模具心部和表层插入热电偶，通过炉温电偶、模具心部电偶和模具表面电偶来控制压铸模具的加热和冷却速度。在先共析铁素体、先共析碳化物区间，以大于9Bar的冷却压力快速冷却，避开先共析铁素体、先共析碳化物的析出；在粗大贝氏体未形成前，通过降低冷却压力，关闭冷却风扇，开启对流风扇等来实现等温淬火处理，使得模具心部和表面温度梯度降低。

本发明的技术方案是这样实现的：大型压铸模具的真空等温热处理工艺，其特征在于：在模具心部和表层插入热电偶，通过炉温电偶、模具心部电偶和模具表面电偶来控制压铸模具的加热和冷却速度；其具体的工艺过程如下：

(1)、加热

a)以每小时150～200℃的速度升炉温(Tf)至550～625℃，等待心部温度(Tc)到达Tf温度后，保温15分钟；

b)以每小时100～150℃的速度升炉温(Tf)至825～875℃，等待表面温度(Ts)到达Tf后，保温15分钟；

c)之后20分钟内，将炉温(Tf)升到奥氏体化温度，等待到心部温度(Tc)到达奥氏体化温度后(Ta)，保温30分钟；

(2)、冷却

a)不低于9Bar的冷却压力下，开启冷却风扇，当模具表面温度(Ts)淬到427℃时，将冷却压力降到2Bar，停止冷却风机转动，打开对流风扇，开始等温处理；

b)当心部温度(Tc)和表面温度(Ts)的温差为90℃时，或者当等温时间达到10分钟时，停止对流风扇，结束等温处理；

c)等温处理结束后，将冷却压力升高到6.0Bar以上，启动冷却风机。

d)当心部温度(Tc)冷却到93℃时，出炉空冷。

本发明的积极效果是通过炉温电偶、模具心部温度电偶和模具表面电偶来共同控制；在先共析铁素体、先共析碳化物区间，以大于9Bar的冷却压力快速冷却；在粗大贝氏体的析出以上温度，通过把冷却压力降低到2Bar，停止风机转动，启动对流风扇来实现等温，等温时间不超过10分钟；等温结束后，再将氮气压力充到6Bar以上，关闭对流风扇，重新启动风机转动来实现快速冷却；从而获得最理想的组织性能和最小的变形；其工艺科学合理，能保证大型压铸模具的使用寿命，有显著的技术进步，其经济价值和市场前景是很可观的。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1大型离合器壳体压铸模具的真空等温热处理

该大型离合器壳体压铸模具外形尺寸为940×920×310，真空热处理重量为1256公斤，模具单边留精加工余量2mm，热处理后要求硬度HRC44～46。

该模具选用进口真空热处理炉进行，炉子有效尺寸为：1000mmm×1000mm×1500mm，额定热处理重量为1500公斤。装炉时在模具背部钻一个Φ2.2×16孔用于插热电偶，该点温度为模具的表面温度，记为Ts。将热电偶插入模具的通水管道的正中央，两端用石棉堵塞住，保证热电偶端头与模具水管内壁接触，该点温度为模具的心部温度，记为Tc。热处理炉子温度记为Tf。

热处理工艺如下所示：

一、去应力

1、3.5小时升炉温(Tf)到648℃，当模具心部温度(Tc)达到648℃后，保温1小时；2.5小时降模具心部温度(Tc)到427℃；

2、出炉，在静止空气中将心部温度(Tc)冷却到65℃以下。

二、奥氏体化

a)以3.5小时升炉温至625℃，等待心部温度(Tc)到达此温度后，保温15分钟。；

b)用105分钟将炉温升到875℃，等待表面温度(Ts)到达此温度后，保温15分钟。

c)用18分钟将炉温(Tf)升到1015℃，等待到心部温度(Tc)到达此温度后，保温30分钟。

三、等温淬火

a)在9Bar下，将表面温度(Ts)淬到427℃，再降压到2Bar，开对流风扇，停止冷却风机，

b)大约4.5分钟后，模具心部温度(Tc)和表面温度(Ts)温差为90℃时，等温结束。升压至6.5Bar，停对流风扇，启动冷却风机。当心部温度(Tc)淬到93℃时，出炉。

c)出炉后，在静止空气中冷却到心部温度(Tc)达到65℃。

四、回火

1.当心部温度(Tc)达到65℃即进行回火，采用575℃、580℃和560℃三次回火，每次回火保温时间16小时。

该离合器壳体压铸模具最终硬度为HRC44.5，模具变形量为0.15mm，目前模具使用超过15万模次。

实施例2大型变速箱壳体压铸模具的真空等温热处理

该大型变速箱壳体压铸模具外形尺寸为840×820×410，真空热处理重量为1456公斤，模具单边留精加工余量2mm，热处理后要求硬度HRC42～46。

该模具选用进口真空热处理炉进行，炉子有效尺寸为：1000mmm×1000mm×1500mm，额定热处理重量为1500公斤。装炉时在模具背部钻一个Φ2.2×16孔用于插热电偶，该点温度为模具的表面温度，记为Ts。将热电偶插入模具的通水管道的正中央，两端用石棉堵塞住，保证热电偶端头与模具水管内壁接触，该点温度为模具的心部温度，记为Tc。热处理炉子温度记为Tf。

热处理工艺如下所示：

一、去应力

1、4.5小时升炉温(Tf)到650℃，当模具心部温度(Tc)达到6508℃后，保温1小时；3小时降模具心部温度(Tc)到427℃；

2、出炉，在静止空气中将心部温度(Tc)冷却到65℃以下。

二、奥氏体化

b)以3小时升炉温至550℃，等待心部温度(Tc)到达此温度后，保温15分钟。

c)用120分钟将炉温升到825℃，等待表面温度(Ts)到达此温度后，保温15分钟。

d)用16分钟将炉温(Tf)升到1015℃，等待到心部温度(Tc)到达此温度后，保温30分钟。

三、等温淬火

a)在10Bar下，将表面温度(Ts)淬到427℃，降压到2Bar，停冷却风机，开对流风扇；

b)大约5分钟后，心部温度(Tc)和表面温度(Ts)温差为90℃时，结束中断。升压至8Bar，停对流风扇，启动冷却风机，当心部温度(Tc)淬到93℃时，出炉。

c)出炉后，在静止空气中冷却到心部温度(Tc)达到65℃。

四、回火

1.当心部温度(Tc)达到65℃，立即进行回火，采用575℃、580℃和560℃三次回火，每次回火保温时间18小时。

该变速箱壳体压铸模具最终硬度为HRC44.0，模具变形量为0.10mm，目前模具使用正常。

Claims (1)

1.大型压铸模具的真空等温热处理工艺，其特征在于：在模具心部和表层插入热电偶，通过炉温电偶、模具心部电偶和模具表面电偶来控制压铸模具的加热和冷却速度；其具体的工艺过程如下：

(1)、加热

a)以每小时150～200℃的速度升炉温(Tf)至550～625℃，等待心部温度(Tc)到达Tf温度后，保温15分钟；

b)以每小时100～150℃的速度升炉温(Tf)至825～875℃，等待表面温度(Ts)到达Tf后，保温15分钟；

c)之后20分钟内，将炉温(Tf)升到奥氏体化温度，等待到心部温度(Tc)到达奥氏体化温度后(Ta)，保温30分钟；

(2)、冷却

a)不低于9Bar的冷却压力下，开启冷却风扇，当模具表面温度(Ts)淬到427℃时，将冷却压力降到2Bar，停止冷却风机转动，打开对流风扇，开始等温处理；

b)当心部温度(Tc)和表面温度(Ts)的温差为90℃时，或者当等温时间达到10分钟时，停止对流风扇，结束等温处理；

c)等温处理结束后，将冷却压力升高到6.0Bar以上，启动冷却风机。

d)当心部温度(Tc)冷却到93℃时，出炉空冷。