CN102139470B - 一种模具材料表面的喷丸强化方法 - Google Patents

Abstract

一种模具钢表面的喷丸强化处理方法，其是用具有第一粒度及第一硬度的第一喷丸介质对经过打磨预处理的模具钢进行初步喷丸强化处理，而后再用具有第二粒度及第二硬度的第二喷丸介质对经过初步喷丸强化处理的模具钢进行二次喷丸强化处理，获得具有优异抗粘着磨损性能，同时兼具低摩擦系数的模具钢，获得的模具钢适于作为挤压模具钢使用。

Description

一种模具材料表面的喷丸强化方法

技术领域

本发明涉及一种模具材料表面的强化处理方法，具体的说是一种模具材料表面的喷丸强化方法。

背景技术

随着现代工业技术的发展，对模具材料的需求量越来越多，对其使用性能也提出了更高的要求。努力提高模具的力学性能，延长模具的使用寿命，将为人类社会带来可观的社会效益和经济效益。

而从节省能源、充分发挥材料的性能潜力、获得特殊性能和最大技术经济效益出发，采用表面处理技术对模具的表面进行强化，是提高模具使用性能和寿命的行之有效的主要手段。所谓表面处理技术，是通过施加各种覆盖或者采用机械、物理、化学等方法来改变材料表面形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态，从而提高材料的整体使用性能。喷丸强化就是其中的一项经济、简便而有效的模具表面处理技术。喷丸强化是借助于硬丸粒，高速、连续锤击金属表面，使其产生强烈的冷作硬化。通过喷丸可以明显改变金属表面的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌和相应成分，从而提高模具材料表面的疲劳强度、抗冲击磨损及抗应力腐蚀性能；喷丸还可以改变模具的表面粗糙度，并有效地去除电火花加工而产生的表面变质层。例如，专利文献CN101215680A即公开了一种模具钢表面的喷丸强化处理方法。

但是，对于挤压模具而言，喷丸强化的处理作用具有两面性：一方面，喷丸强化使得表面更为粗糙，形成的凹凸容纳磨屑，有利于模具表面的耐粘着磨损性能的提高，也即提高了发生咬合磨伤的最大载荷，从而利于提高挤压模具的使用寿命；另一方面，粗糙的表面增加了挤压模具的摩擦系数，不利于挤压模具的使用，也即不利于提高挤压模具的使用寿命。这一矛盾的存在使得喷丸强化在挤压模具的使用中受到了限制。

因此，如果能够提供一种新型的喷丸强化技术，进而对上述矛盾予以协调从而获得理想的处理效果，对于喷丸强化在挤压模具领域的广泛应用具有积极的重要意义。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种能够提高挤压模具的抗粘着磨损性能，同时保持挤压模具具有低的摩擦系数的喷丸强化处理方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：步骤1)，对需要进行喷丸强化处理的模具钢表面进行打磨预处理；步骤2)，用具有第一粒度及第一硬度的第一喷丸介质对经过打磨预处理的模具钢进行初步喷丸强化处理；步骤3)，用具有第二粒度及第二硬度的第二喷丸介质对经过初步喷丸强化处理的模具钢进行二次喷丸强化处理，获得性能得到显著提高的模具钢；

其中，步骤1)中使用常规的刚玉砂纸进行打磨预处理即可；

其中，步骤2)中的第一粒度及第一硬度分别大于步骤3)中的第二粒度及第二硬度；进一步而言，第一喷丸介质优选粒径为0.1-0.2mm的非晶氧化铝球，第二喷丸介质优选粒径为0.05-0.1mm的不锈钢球；

其中，步骤2)中初步喷丸强化处理的喷射压力优选为0.2-0.25MPa，喷射时间优选为5-10分钟；

其中，步骤3)中二次喷丸强化处理的喷射压力优选为0.2-0.35MPa，喷射时间优选为2-5分钟。

通过上述方法步骤，即可获得具有优异抗粘着磨损性能，同时兼具低摩擦系数的模具钢。

本发明的优点是：通过简单的喷丸强化处理工艺的变化组合，解决了以往喷丸强化处理中存在的难以获得同时具有优异抗粘着磨损性能及低的摩擦系数的挤压模具钢的问题。

具体实施方式

下面，通过具体的实施例对本发明进行详细说明。

实施例.

步骤1)，选择常用的Cr12MoV作为被处理模具钢，首先用800#刚玉砂纸对被处理模具钢进行打磨预处理；步骤2)，选用直径为0.2mm的非晶氧化铝球(硬度约950HV)作为喷丸介质对经过打磨预处理的模具钢表面进行初步喷丸强化处理，喷射压力为0.2MPa，喷射时间为6分钟；步骤3)，选用0Cr18Ni9不锈钢球(硬度约450HV)作为喷丸介质对经初步喷丸强化处理的模具钢进行二次喷丸强化处理，喷射压力为0.3MPa，喷射时间为2分钟，从而获得模具钢(用1#样表示)。其中经本发明处理后的模具钢的表面粗糙程度R_z的结果如表1所示、摩擦系数的结果如表2所示、发生咬合磨伤的载荷如表3所示。

作为对比，选用Cr12MoV模具钢(用2#样表示)以及仅经本发明初步强化处理的Cr12MoV模具钢(用3#样表示)，测试其表面粗糙程度R_z、摩擦系数以及发生咬合磨伤的载荷，结果分别如表1、表2和表3所示。

表1.

	1#	2#	3#
				Rz(μm)	13.96	0.52	13.26

表2.

表3.

	1#	2#	3#
				咬合磨伤载荷(kg)	3000	900	1500

由上述结果可知，经本发明二次喷丸强化处理的模具钢表面的粗糙程度虽然与仅经初步喷丸强化的模具钢表面相近，但是其发生咬合磨伤的载荷却高出一倍，与已知的常识预期不符，大大高出了预料。而与此同时，经本发明二次喷丸强化处理的模具钢的摩擦系数与未经喷丸强化处理的模具钢更为接近。综上，经本发明喷丸强化处理方法处理的模具钢更适用于挤压模具领域。

Claims (2)

1.一种模具钢表面的喷丸强化处理方法，其包括以下步骤，步骤1)，对需要进行喷丸强化处理的模具钢表面进行打磨预处理；步骤2)，用具有第一粒度及第一硬度的第一喷丸介质对经过打磨预处理的模具钢进行初步喷丸强化处理；步骤3)，用具有第二粒度及第二硬度的第二喷丸介质对经过初步喷丸强化处理的模具钢进行二次喷丸强化处理，获得性能得到显著提高的模具钢；

其中，步骤1)中使用常规的刚玉砂纸进行打磨预处理；其中，步骤2)中的第一粒度及第一硬度分别大于步骤3)中的第二粒度及第二硬度，具体而言，第一喷丸介质为粒径为0.1-0.2mm的非晶氧化铝球，第二喷丸介质为粒径为0.05-0.1mm的不锈钢球；其中，步骤2)中初步喷丸强化处理的喷射压力为0.2-0.25MPa，喷射时间为5-10分钟；其中，步骤3)中二次喷丸强化处理的喷射压力为0.2-0.35MPa，喷射时间为2-5分钟。

2.一种挤压模具钢，其是经权利要求1的模具钢表面的喷丸强化处理方法处理得到的。