CN104531969B - 一种减小汽车镶块变形的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小汽车镶块变形的热处理方法，属于模具制造技术领域。本发明的步骤为：将汽车镶块毛坯进行退火处理，然后进行粗加工；采用真空气淬炉对镶块进行分段加热，第一段随炉升温至600~650℃，保温20+镶块平均厚度/2 min；第二段加热至940~1010℃，保温25+镶块平均厚度/2 min；以不大于105Pa的充气压力向所述真空气淬炉内充入氩气，将镶块快速冷却至低于400℃；将镶块置于控冷装置中，控制镶块旋转，在冷却过程中测量镶块表面温度，当镶块表面温度低于200℃时出炉空冷至室温。本发明通过对汽车镶块热处理工艺的改进，大大减小了镶块的尺寸偏差，应用于冲压模具中能够获得高质量的汽车车身零件。
Description
技术领域
本发明涉及模具制造技术领域，更具体地说，涉及一种减小汽车镶块变形的热处理方法。
背景技术
现在，我国大力发展汽车产业，模具制造业也被带动，发展迅猛。汽车车身用冲压模具在模具制造中技术要求较高、加工难度较大。汽车车身零件质量的好坏，直接取决于该零件模具的制造水平。
目前，汽车冲压模具中使用经过热处理的锻打镶块的地方越来越多，镶块加工装配工艺也显得越来越重要。然而，使用传统工艺制备的镶块在淬火后，易出现表面精度不够或尺寸偏差等现象，正是由于镶块存在这一微小的变形量，导致镶块与镶块之间会产生间隙，在冲压模具制作中不利于镶块的拼接，或者不能保证两镶块接缝处工作面的平度。如何消除镶块变形，提高模具和汽车车身零件的质量，是一个急需解决的问题。
经检索，中国专利申请号201210383413.3，申请日为2012年10月11日，发明创造名称为：一种减少模具热处理变形的新工艺；该申请案采用的模具材料为Cr12MoV 冷作模具钢，机械加工的粗加工完成之后在精加工之前进行一次580℃×2h 去应力退火，还包括在所述退火后进行机械精加工至成品尺寸再进行560℃、2h 的盐浴氮化。所述盐浴氮化表面硬度达到1000HV 以上，硬化层深度达到0.3—0.6mm 以上。所述工艺还包括再进行890℃真空高压气淬处理，180℃，4h 回火两次。热处理工艺完成后模具表面硬度＞ 1000HV（相当于69RC 以上），硬化层深度0.3—0.6mm，心部硬度58—60HRC，该申请案完全满足了对45#链板落料的使用要求，并大大提高其使用寿命。但该申请案处理工艺复杂，不便于推广应用。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服传统工艺制备的汽车镶块存在尺寸偏差，导致镶块在冲压模具中不利于拼接的问题，提供了一种减小汽车镶块变形的热处理方法；本发明通过对汽车镶块热处理工艺的改进，大大减小了镶块的尺寸偏差，应用于冲压模具中能够获得高质量的汽车车身零件。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，其步骤为：
步骤一、将汽车镶块毛坯进行退火处理，具体退火处理工艺为：将镶块毛坯加热至840~880℃，保温2~4h，炉冷至600~640℃，保温4~6h，再炉冷至500℃以下出炉空冷，然后对镶块毛坯进行粗加工；
步骤二、采用真空气淬炉对镶块进行分段加热，第一段随炉升温至600~650℃，保温20+镶块平均厚度/2 min；第二段加热至940~1010℃，保温25+镶块平均厚度/2 min；
步骤三、以不大于105Pa的充气压力向所述真空气淬炉内充入氩气，将镶块快速冷却至低于400℃；
步骤四、将步骤三所得镶块置于控冷装置中，控制镶块旋转，同时在镶块表面涂覆纳米陶瓷涂层，在冷却过程中测量镶块表面温度，当镶块表面温度低于200℃时出炉空冷至室温。
更进一步地，步骤二所述的镶块平均厚度d=（D1+D2）/2，其中D1为汽车镶块横截面厚度最大值，D2为汽车镶块横截面厚度最小值。
更进一步地，步骤四中镶块旋转速度与镶块平均厚度之间满足：
N=K/d
其中，N为镶块旋转速度，r/min；K为厚度系数，当镶块平均厚度小于等于20cm时，K取600 cm.r/min，当镶块平均厚度大于20cm时，K取400 cm.r/min。
更进一步地，步骤四中纳米陶瓷涂层的厚度为1~2mm，导热系数小于0.15W/m.k。
更进一步地，步骤一的退火处理工艺为：将镶块毛坯加热至860℃，保温3h，炉冷至620℃，保温5h，再炉冷至500℃以下出炉空冷，然后对镶块毛坯进行粗加工。
更进一步地，步骤二采用真空气淬炉对镶块进行分段加热工艺具体为：第一段随炉升温至625℃，保温20+镶块平均厚度/2 min；第二段加热至980℃，保温25+镶块平均厚度/2 min。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，对汽车镶块进行两段加热，并根据汽车镶块的具体情况设置保温时间，缩小汽车镶块内部与外部温度差，减小热应力和相变应力，以到达减小汽车镶块变形的目的，热处理步骤简单、投入成本低、易于控制；
（2）本发明的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，通过对热处理工艺的改进，大大减小了镶块的尺寸偏差，应用于冲压模具中能够获得高质量的汽车车身零件。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例鉴于热处理温度过高将会引起晶粒过分长大，降低塑性。而温度过低，又不能获得完全再结晶组织，达不到消除加工应力的目的。冷却速度过快，容易造成温差应力，引起开裂。冷却速度过慢，又将造成时效硬化，增加下道次加工的难度。从减小汽车镶块热处理变形的角度出发，设计了一种步骤简单、投入成本低且易于控制的热处理方法。具体步骤为：
步骤一、将汽车镶块毛坯进行退火处理，具体退火处理工艺为：将镶块毛坯加热至860℃，保温3h，炉冷至620℃，保温5h，再炉冷至500℃以下出炉空冷，然后对镶块毛坯进行粗加工。本实施例首先对汽车镶块毛坯进行退火处理，并控制加热温度在840~880℃之间，其目的在于改善镶块毛坯加工性能，提高粗加工镶块的效率。
步骤二、采用真空气淬炉对镶块进行分段加热，第一段随炉升温至625℃，保温20+镶块平均厚度/2 min；第二段加热至980℃，保温25+镶块平均厚度/2 min。本实施例中镶块平均厚度d=（D1+D2）/2，其中D1为汽车镶块横截面厚度最大值，D2为汽车镶块横截面厚度最小值。本实施例设计根据汽车镶块的厚度来设置保温时间，是为了最有效地缩小汽车镶块内部与外部温度差，减小热应力和相变应力，以到达减小汽车镶块变形的目的。此外，根据长期的生产实践与多次尝试，发明人总结出采用两段加热的方式，第一段保温20+镶块平均厚度/2 min，第二段保温25+镶块平均厚度/2 min已能够很好的达到缩小温差的目的，至于镶块平均厚度采用汽车镶块横截面厚度最大值和最小值的平均值，主要是考虑到实际生产中操作不能过于繁琐，采用厚度最大值和最小值的平均值已具有代表性，能够获得较好的效果。
步骤三、以不大于105Pa的充气压力向所述真空气淬炉内充入氩气，将镶块快速冷却至低于400℃。
步骤四、将步骤三所得镶块置于控冷装置中，控制镶块旋转，镶块旋转速度与镶块平均厚度之间满足：
N=K/d
其中，N为镶块旋转速度，r/min；K为厚度系数，当镶块平均厚度小于等于20cm时，K取600 cm.r/min，当镶块平均厚度大于20cm时，K取400 cm.r/min。本实施例在镶块冷却过程中控制镶块旋转并限定不同镶块厚度对应的旋转速度，有利于不同厚度的镶块冷却均匀，进而可以提高镶块硬度的均匀性。此外，本实施例在镶块旋转冷却的同时在镶块表面涂覆纳米陶瓷涂层，其目的主要在于在镶块冷却的最后阶段适当降低其冷却速度，以增加其韧性，延长其使用寿命。发明人通过长期的生产实践确定涂覆纳米陶瓷涂层的厚度在1~2mm范围内较适宜，在该范围内能够确保纳米陶瓷涂层不起皮、不开裂，具体到本实施例设置涂覆纳米陶瓷涂层的厚度为1mm，该厚度下纳米陶瓷涂层的导热系数为0.15W/m.k。在冷却过程中测量镶块表面温度，当镶块表面温度低于200℃时出炉空冷至室温。
实施例2
本实施例的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例步骤一将镶块毛坯加热至840℃，保温2h，炉冷至640℃，保温4h，再炉冷至500℃以下出炉空冷。步骤二中第一段随炉升温至600℃；第二段加热至940℃。步骤四所用的纳米陶瓷涂层的厚度为2mm。
实施例3
本实施例的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例步骤一将镶块毛坯加热至880℃，保温4h，炉冷至600℃，保温6h，再炉冷至500℃以下出炉空冷。步骤二中第一段随炉升温至650℃；第二段加热至1010℃。步骤四所用的纳米陶瓷涂层的厚度为1.5mm。
实施例1~3所述的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，通过对汽车镶块热处理工艺的改进，大大减小了镶块的尺寸偏差，应用于冲压模具中能够获得高质量的汽车车身零件，且热处理步骤简单、投入成本低、易于控制，成品镶块检测30件，尺寸合格率96.7％。
Claims (3)
1.一种减小汽车镶块变形的热处理方法，其步骤为：
步骤一、将汽车镶块毛坯进行退火处理，具体退火处理工艺为：将镶块毛坯加热至840～880℃，保温2～4h，炉冷至600～640℃，保温4～6h，再炉冷至500℃以下出炉空冷，然后对镶块毛坯进行粗加工；
步骤二、采用真空气淬炉对镶块进行分段加热，第一段随炉升温至600～650℃，保温20+镶块平均厚度/2min；第二段加热至940～1010℃，保温25+镶块平均厚度/2min；所述的镶块平均厚度d＝(D1+D2)/2，其中D1为汽车镶块横截面厚度最大值，D2为汽车镶块横截面厚度最小值；
步骤三、以不大于105Pa的充气压力向所述真空气淬炉内充入氩气，将镶块快速冷却至低于400℃；
步骤四、将步骤三所得镶块置于控冷装置中，控制镶块旋转，镶块旋转速度与镶块平均厚度之间满足：
N＝K/d
其中，N为镶块旋转速度，r/min；K为厚度系数，当镶块平均厚度小于等于20cm时，K取600cm.r/min，当镶块平均厚度大于20cm时，K取400cm.r/min；
同时在镶块表面涂覆纳米陶瓷涂层，纳米陶瓷涂层的厚度为1～2mm，导热系数小于0.15W/m.k；在冷却过程中测量镶块表面温度，当镶块表面温度低于200℃时出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，其特征在于：步骤一的退火处理工艺为：将镶块毛坯加热至860℃，保温3h，炉冷至620℃，保温5h，再炉冷至500℃以下出炉空冷，然后对镶块毛坯进行粗加工。
3.根据权利要求2所述的一种减小汽车镶块变形的热处理方法，其特征在于：步骤二采用真空气淬炉对镶块进行分段加热工艺具体为：第一段随炉升温至625℃，保温20+镶块平均厚度/2min；第二段加热至980℃，保温25+镶块平均厚度/2min。
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170110 Address after: 417000 Hunan city in Loudi Province Economic Development Zone Jetion Road East Wanda Industrial Park No. fifth building Applicant after: Loudi Hong Shen Technology Co., Ltd. Address before: 241006 Anhui Province, Wuhu City Development Zone, Wuyi Road No. 13 (City Industrial Park) Applicant before: Wuhu Jinlong Mold Forging Co.,Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220302 Address after: 417000 building 3, standardized workshop of intelligent manufacturing equipment base, Loudi Economic Development Zone, Hunan Province Patentee after: Loudi Jingming New Material Co.,Ltd. Patentee after: Loudi Hongshen Technology Co., Ltd Address before: 417000 Fifth Workshop of Wanda Industrial Park on the east side of Jetion Road, Loudi Economic Development Zone, Hunan Patentee before: LOUDI HONGSHEN TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220531 Address after: 417000 Fifth Workshop of Wanda Industrial Park on the east side of Jetion Road, Loudi Economic Development Zone, Hunan Patentee after: LOUDI HONGSHEN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 417000 building 3, standardized workshop of intelligent manufacturing equipment base, Loudi Economic Development Zone, Hunan Province Patentee before: Loudi Jingming New Material Co.,Ltd. Patentee before: Loudi Hongshen Technology Co., Ltd |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A heat treatment method for reducing deformation of automobile insert Effective date of registration: 20220616 Granted publication date: 20170222 Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Loudi branch Pledgor: LOUDI HONGSHEN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980007898 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |