CN103147019A

CN103147019A - 冷作模具模块铸造方法

Info

Publication number: CN103147019A
Application number: CN 201310079917
Authority: CN
Inventors: 华林; 朱春东; 余小华; 李建华; 林平; 黄瑜
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2013-06-12
Also published as: CN103331417A

Abstract

本发明涉及一种冷作模具模块铸造方法，包括以下步骤：S1，熔炼冷作模具钢钢水；S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15～0.45%；S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱；S4，浇注加入变质剂的钢水；S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。与现有技术相比，本发明通过消失模铸造工艺来制作冷作模具模块，模具的机加工量大大减少，在保证冷作模具性能的同时，节约能源并且减少材料的浪费，生产周期也大大缩短。采用本发明的方法制作冷作模具模块成本低廉，生产效率高。

Description

冷作模具模块铸造方法

技术领域

本发明涉及冷作模具模块的制造方法，更具体地说，涉及一种冷作模具模块铸造方法。

背景技术

传统的冷作模具钢的原材料的改锻多采用变向锻造法，主要锻造过程是：镦粗-拔长-镦粗，其存在的缺点是：锻造工艺过程复杂，成本高，加工的效率低，而且锻造模块为简单方形或圆柱体，与冷作模具模块得实际形状相差较大，需要再进行机加工。在锻造后的机加工过程中，机加工量大，会造成大量材料和能源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种能节约原材料、提高加工效率的冷作模具模块铸造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种冷作模具模块铸造方法，包括以下步骤：

S1，熔炼冷作模具钢钢水；钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：C1.55～1.75%，Cr11.50～12.50%，V0.20～0.30%，Mo0.45～0.55%，Si≤0.25%，Mn≤0.20%，S≤0.030%，P≤0.030%，Ni≤0.15%，Cu≤0.2%；

S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：RE14.0～20.5%，Mg3.0～4.5%，Si25～30%，Mn3.0～4.0%，Ca3.0～5.0%，Ti1.5～2.5%；加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15～0.45%；

S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱；

S4，浇注加入变质剂的钢水；

S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：C1.72%，Cr12.03%，V0.25%，Mo0.50%，Si≤0.25%，Mn≤0.20%，S≤0.030%，P≤0.030%，Ni≤0.15%，Cu≤0.2%。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：RE18.2%，Mg4.1%，Si26.5%，Mn3.0%，Ca3.5%，Ti2.1%。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，在所述步骤S2中，当所述钢水的温度达到1550℃时，采用喂丝工艺加入变质剂。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述喂丝工艺中采用的丝的内芯为所述变质剂，所述内芯的外侧依次包覆低碳钢管和铝管。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述低碳钢管的壁厚为0.2～2.5mm，所述铝管的壁厚为0.5～3.0mm。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，在所述步骤S5中，所述热处理工艺先进行等温退火，再进行中温淬火，最后进行低温回火。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述等温退火工艺为：在井式热处理炉中加热到870℃，保温3h；缓冷到740℃，保温3h；随炉缓冷到500℃后出炉。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述中温淬火工艺为:加热到840℃，保温30min，继续升温到1040℃，保温20min，油淬。

在本发明所述的冷作模具模块铸造方法中，所述低温回火工艺为:在井式热处理炉中加热到200℃，保温2h后空冷。

实施本发明的冷作模具模块铸造方法，具有以下有益效果：

1、本发明的冷作模具钢钢水在铸造后仍具有良好的性能，具有较高的硬度和冲击韧性，能满足冷作模具模块的使用需求。

2、本发明的模具材料中加入了稀土合金变质剂，稀土合金变质剂对线收缩率影响不大，变质剂可以使铸件获得比较好的金相组织，细化晶粒并且提高硬度值和冲击韧性，改善钢液的流动性和凝固性能，改善铸件的成分偏析和钢液的充型性能，使铸件内合金元素分布更均匀，降低铸件的表面粗糙度。

3、本发明通过消失模铸造工艺来制作冷作模具模块，模具的机加工量大大减少，在保证冷作模具性能的同时，节约能源并且减少材料的浪费，生产周期也大大缩短。采用本发明的方法制作冷作模具模块成本低廉，生产效率高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是冷作模具模块的结构示意图；

图2是冒口的结构示意图；

图3是冒口的主视图；

图4是冒口的俯视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的冷作模具模块铸造方法包括以下步骤：

S1，熔炼冷作模具钢钢水；钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：C1.55～1.75%，Cr11.50～12.50%，V0.20～0.30%，Mo0.45～0.55%，Si≤0.25%，Mn≤0.20%，S≤0.030%，P≤0.030%，Ni≤0.15%，Cu≤0.2%。在本发明的一个优选实施例中，C1.72%，Cr12.03%，V0.25%，Mo0.50%，Si≤0.25%，Mn≤0.20%，S≤0.030%，P≤0.030%，Ni≤0.15%，Cu≤0.2%。选用中频感应熔炼炉熔化钢水，用镁砂作为炉衬材料，在炉膛中央放置一个圆柱模块，炉衬打好后将感应线圈的功率先加到10KW，烘烤炉衬，保温6h，直到中间的圆柱形模块周围的镁砂完全烧结，呈黑色变脆为止。取出中间的圆柱形模块，放入准备好待熔炼的试块，将加热线圈功率选择到30KW，保持一小时试块可完全熔化。

S2，向原钢水中加入稀土合金变质剂；变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：RE14.0～20.5%，Mg3.0～4.5%，Si25～30%，Mn3.0～4.0%，Ca3.0～5.0%，Ti1.5～2.5%；加入的变质剂的质量为原钢水的质量的0.15～0.45%；在本发明的一个优选实施例中，RE18.2%，Mg4.1%，Si26.5%，Mn3.0%，Ca3.5%，Ti2.1%，变质剂的加入量为0.4%。

用红外线测温仪测量钢水的温度，当达到1550℃时，插铝出钢，采用喂丝工艺稀土合金进行变质处理。喂丝工艺中采用的丝的内芯为稀土合金变质剂，内芯的外侧依次包覆低碳钢管和铝管。低碳钢管的壁厚为0.2～2.5mm，出钢温度越高或量越大，管壁越厚；铝管的壁厚为0.5～3.0mm，壁厚按照每吨钢水铝管重0.3～0.6Kg制作。脱氧、钢水净化、杂质改性、微合金化处理等工艺可通过喂丝工艺一步完成。

S3，按照冷作模具模块的尺寸制造消失模泡沫块，并将泡沫块将试块埋入砂箱。冷作模具模块的形状如图1所示，将锆英粉涂料溶于水后均匀涂在泡沫型表面，在烘箱中加热到60℃保温1小时烘干涂料中的水份，再涂一层涂料烘干，反复三次直到泡沫表面完全结上一层致密的锆英粉保护层。

浇注模块是按照铸件工作面垂直向下放置的，浇冒口设置在铸型的最上方，尽量靠近模块的三角加强筋部位，经过综合比较，浇冒口位置的区别对铸型内缺陷的分布有一定影响。浇冒口设置在固定面根部形成缩松缩孔的分布和面积最小、数量最少，故冒口的最佳位置为固定面根部。增大浇冒口的尺寸，对铸件内减少最后凝固液相线区没有帮助；浇冒口的尺寸过小，会使铸件产生过多缩孔，对铸件内缩松影响不大；增加浇冒口的高度只能增大浇冒口内的缩孔。本实施例中浇冒口尺寸L×B×H为110×85×80mm，如图2-图4所示。

S4，浇注加入变质剂的钢水；本发明冷作模具钢的液相线温度为1482℃，若浇注温度低于材料液相凝固温度，会影响铸件的充型凝固过程，选取浇注温度为1500℃来观察缩孔和缩松的情况。经过综合比较，随着浇注温度的升高，铸件的充型时间和铸件内缩松的体积变化不大，而缩孔变多，铸件的凝固时间也延长，继续提高浇注温度会造成能源的浪费，因此最佳的铸件浇注温度为1500℃。

S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。铸件在型号为SG2-5-12，额定功率5KW，额定温度为1200℃的井式热处理炉中进行等温退火工艺：在井式热处理炉中加热到870℃，通过型号为KSW-6D-16的温度控制仪用热电偶测量温度，保温3h；缓冷到740℃，保温3h；随炉缓冷到500℃后出炉，冷却速度小于30℃/h。再进行中温淬火工艺：加热到840℃，保温30min，继续升温到1040℃，保温20min，取出油淬。最后进行低温回火工艺：在井式热处理炉中加热到200℃，保温2h后空冷。

通过上述步骤制得的冷作模具模块的硬度为62HRC，抗压强度为5100Mpa，抗弯强度为4000Mpa，可以满足冷作模具的使用需求。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种冷作模具模块铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S4，浇注加入变质剂的钢水；

S5，取出冷作模具模块铸件，并进行热处理。

2.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述钢水中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：C1.72%，Cr12.03%，V0.25%，Mo0.50%，Si≤0.25%，Mn≤0.20%，S≤0.030%，P≤0.030%，Ni≤0.15%，Cu≤0.2%。

3.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述变质剂中除Fe外还包含以下元素，以重量百分比计：RE18.2%，Mg4.1%，Si26.5%，Mn3.0%，Ca3.5%，Ti2.1%。

4.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，在所述步骤S2中，当所述钢水的温度达到1550℃时，采用喂丝工艺加入变质剂。

5.根据权利要求4所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述喂丝工艺中采用的丝的内芯为所述变质剂，所述内芯的外侧依次包覆低碳钢管和铝管。

6.根据权利要求5所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述低碳钢管的壁厚为0.2～2.5mm，所述铝管的壁厚为0.5～3.0mm。

7.根据权利要求1所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述热处理工艺先进行等温退火，再进行中温淬火，最后进行低温回火。

8.根据权利要求7所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述等温退火工艺为：在井式热处理炉中加热到870℃，保温3h；缓冷到740℃，保温3h；随炉缓冷到500℃后出炉。

9.根据权利要求7所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述中温淬火工艺为:加热到840℃，保温30min，继续升温到1040℃，保温20min，油淬。

10.根据权利要求7所述的冷作模具模块铸造方法，其特征在于，所述低温回火工艺为:在井式热处理炉中加热到200℃，保温2h后空冷。