CN105643222A - 一种汽车一轴锻造模具的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车一轴锻造模具的加工方法,属于模具加工领域。本发明的加工步骤为:原料准备;对棒材进行三墩三拔的锻打处理,锻造比为3.8~4;然后进行退火处理,并对处理后的毛坯进行机加工;粗加工后,进行淬火和三次回火处理,使模具硬度为46~47;最后进行精加工,再进行第四次回火处理,去除切削应力。本发明的技术方案,通过对材料成分及热处理工艺的改进,使得锻造模具的机械性能得到改善,组织晶粒得到细化,提高了锻造模具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及模具加工技术领域,更具体地说,涉及一种汽车一轴锻造模具的加工方法。
背景技术
汽车一轴是位于变速箱里的一根轴,与离合器相连,其功能是将汽车发动机的动力通过离合器的控制输入到变速箱里。为了使一轴具有良好的力学性能,通常是通过锻造配合机加工方式加工一轴。
目前加工汽车一轴所示用模具钢多为H13钢,执行标准GB/T1299—2000,牌号为4Cr5MoSiV1;H13的化学成分为(质量分数%):C:0.32~0.45、Si:0.80~1.20、Mn:0.20~0.50、Cr:4.75~5.50、Mo:1.10~1.75、V:0.80~1.20、P≤0.030、S≤0.030,余量为Fe。利用标准这种模具钢,采用普通加工工艺所加工出的一轴锻造模具可制造锻件3000件左右,热作模具在工作中承受着很大的压力和冲击载荷作用,而且冲击频率很高,模腔和高温金属接触,还要经受反复的加热和冷却,在时冷时热状态下,容易使模具的工作表面产生热疲劳裂纹,另外炽热金属被强制变形时,与模具型腔表面摩擦,模具极易磨损并且硬度极低,因此,如何提高模具的使用寿命是本行业内的一大难题。
中国专利申请号:201210139562.5,申请日:2012年5月8日,发明创造名称为:汽车锻件模具钢H13的热处理工艺,该申请案公开了一种汽车锻件模具钢H13的热处理工艺,包括以下工艺步骤:(1)将模具钢装入温度<300℃的加热炉,升温至760~780℃,通入保护气氛;(2)先将加热炉升温至820~850℃进行第一阶段热处理;再将加热炉升温至1020~1050℃进行第二阶段热处理;(3)将模具钢在160~180℃的淬火硝盐炉中进行冷却,冷却时间为1.5~2.5小时;然后自然冷却至120~160℃,冷却时间为1.5~2.5小时;(4)将淬火冷却后的模具钢在530~600℃进行回火处理,保温时间为5~9小时,再自然冷却至室温;(5)重复步骤(4)2~3次,即完成模具钢的热处理过程。
中国专利申请号:201310255720.8,申请日:2013年10月16日,该申请案公开了一种H13钢水冷热处理工艺,淬火冷却时采用空-水-空-水的间隙冷却方式,通过控制好最初在空气中的预冷时间和初始水温,达到降低工件入水温度及减缓淬火冷却烈度的目的,再通过将工件提出水面在空气中冷却100~200S,使工件内外温度均匀,淬火结束后及时入回火炉回火,通过高温加热和保持,使组织转化完全。
上述热处理方式虽然经过多次回火处理,但在使用过程中发现锻造莫寿命并没有得到明显提高,其加工过程有待进一步改进。
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现有技术中锻造模具使用寿命短的不足,提供了一种汽车一轴锻造模具的加工方法,本发明的技术方案,通过对材料成分及热处理工艺的改进,使得锻造模具的机械性能得到改善,组织晶粒得到细化,提高了锻造模具的使用寿命。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其加工步骤为:
步骤1、原料准备,使用圆棒毛坯准备锻打;
步骤2、对材料进行三墩三拔的锻打处理,圆棒毛坯与锻打后毛坯的锻造比为3.8~4。
步骤3、对锻造毛坯在580~600℃进行退火处理,炉冷24h;然后进行机加工,预留1mm余量;
步骤4、对机加工后的工件进行热处理,该热处理包括一次淬火和三次回火;
步骤5、对热处理后的工件进行精加工和磨削而处理,然后进行第四次回火。
作为本发明更进一步的改进,步骤1中所述圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.40~0.43%,Si:1.00~1.14%,Mn:0.38~0.45%,S:≤0.010%,P:≤0.030%,Cr:5.00~5.30%,Ni:0.070~0.120%,Cu:0.010~0.035%,Mo:1.10~1.35%,其余量为Fe。
作为本发明更进一步的改进,所述圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.41%,Si:1.08%,Mn:0.42%,S:≤0.010%,P:≤0.015%,Cr:5.2%,Ni:0.08%,Cu:0.010%,Mo:1.25%,余量为Fe。
作为本发明更进一步的改进,步骤2中三墩三拔的加工过程为:将毛坯加热到1080~1140℃进行第一次墩粗、拔长锻打;然后将毛坯加热到810~910℃,进行第二次墩粗、拔长锻打;二次锻打后把工件加热到850~900℃,进行第三次锻墩粗、拔长锻打。
作为本发明更进一步的改进,步骤4中淬火处理为:淬火温度为1020~1050℃,保温2h后进行油冷,检测HRC硬度达57~58。
作为本发明更进一步的改进,所述的三次回火过程为:第一次回火时温度为580~600℃,保温3小时后空冷,检测HRC硬度达53~54;第二次回火时温度为880~600℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达47~48;第三次回火时温度为580~590℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达46~47。
作为本发明更进一步的改进,第四次回火温度为580~~590℃,保温2h后空冷,去除切削应力,检测HRC硬度达46~47。
作为本发明更进一步的改进,所述Cr与Mo的含量之和为6.2~6.5%。
作为本发明更进一步的改进,所述Cu与Ni的含量之和不大于0.14%。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:
(1)本发明的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,采用三墩三拔锻打工艺,能够更大程度上打碎钢中的碳化物和消除其方向性,从而满足锻件的抗冲击性能以及硬度、耐磨性的需要。圆棒毛坯与锻打的成型毛坯的锻造比为3.8~4,易于使材料内部的组织均匀化;
(2)本发明的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,经多次反复回火,残余奥氏体减少,不仅使工件性能稳定,同时在每次加热过程中将上一次转变成的马氏体又进行了回火,通过多次回火的配合作用,最终使工件的硬度逐步降低到HRC46~47;第四次回火能够消除精加工过程中形成的切削应力,而且保温时间仅为两小时,在消除应力的同时,对模具的硬度不会有影响。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,结合实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其加工步骤为:
步骤1、原料准备,使用圆棒毛坯准备锻打,圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.43%,Si:1.10%,Mn:0.42%,S:≤0.010%,P:≤0.015%,Cr:5.0%,Ni:0.08%,Cu:0.010%,Mo:1.25%,余量为Fe。
步骤2、对材料进行三墩三拔的锻打处理,圆棒毛坯与锻打成型后毛坯的墩粗锻造比为3.8;
其具体锻打过程为:将毛坯加热到1090℃进行第一次墩粗、拔长锻打,锻造比为1.7,该锻造比为经过一次墩粗、拔长加工后的高度比;然后将毛坯加热到860℃,进行第二次墩粗、拔长锻打,锻造比为1.6;二次锻打后把工件加热到860℃,进行第三次锻墩粗、拔长锻打,锻造比为1.4。
步骤3、对锻造毛坯在580℃进行退火处理,炉冷24h;然后进行机加工,预留1mm余量;
步骤4、对机加工后的工件进行热处理,该热处理包括一次淬火和三次回火;
淬火:淬火温度为1040℃,保温2h后进行油冷,检测HRC硬度达57~58。
三次回火:
第一次回火时温度为596℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达53~54;
第二次回火时温度为596℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达47~48;
第三次回火时温度为590℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达46~47。
步骤5、对热处理后的工件进行精加工和磨削而处理,然后进行第四次回火。
第四次回火温度为585℃,保温2h后空冷,去除切削应力,检测HRC硬度达46~47,精加工后的工件外部存在一定的切削应力,通过第四次回火可以去除应力,提高力学性能。
实施例2
本实施例的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其加工步骤为:
步骤1、原料准备,使用圆棒毛坯准备锻打,圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.41%,Si:1.08%,Mn:0.42%,S:≤0.010%,P:≤0.015%,Cr:5.2%,Ni:0.08%,Cu:0.010%,Mo:1.25%,余量为Fe。
步骤2、对材料进行三墩三拔的锻打处理,圆棒毛坯与锻打后毛坯的锻造比为4;
其具体锻打过程为:将毛坯加热到1100℃进行第一次墩粗、拔长锻打,锻造比为1.8;然后将毛坯加热到900℃,进行第二次墩粗、拔长锻打,锻造比为1.6;二次锻打后把工件加热到860℃,进行第三次锻墩粗、拔长锻打,锻造比为1.4。
步骤3、对锻造毛坯在588℃进行退火处理,炉冷24h;然后进行机加工,预留1mm余量;
步骤4、对机加工后的工件进行热处理,该热处理包括一次淬火和三次回火;
淬火:淬火温度为1040℃,保温2h后进行油冷,检测HRC硬度达57~58。
三次回火:
第一次回火时温度为594℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达53~54;
第二次回火时温度为596℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达47~48;
第三次回火时温度为585℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达46~47。
步骤5、对热处理后的工件进行精加工和磨削而处理,然后进行第四次回火。
第四次回火温度为590℃,保温2h后空冷,去除切削应力,检测HRC硬度达46~47,精加工后的工件外部存在一定的切削应力,通过第四次回火可以去除应力,提高力学性能。
实施例3
本实施例的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其加工步骤为:
步骤1、原料准备,使用圆棒毛坯准备锻打,圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.42%,Si:1.08%,Mn:0.41%,S:≤0.010%,P:≤0.015%,Cr:5.0%,Ni:0.10%,Cu:0.009%,Mo:1.25%,余量为Fe。
步骤2、对材料进行三墩三拔的锻打处理,圆棒毛坯与锻打后毛坯的锻造比为4;
其具体锻打过程为:将毛坯加热到1100℃进行第一次墩粗、拔长锻打,锻造比为1.8;然后将毛坯加热到880℃,进行第二次墩粗、拔长锻打,锻造比为1.6;二次锻打后把工件加热到880℃,进行第三次锻墩粗、拔长锻打,锻造比为1.4。
步骤3、对锻造毛坯在590℃进行退火处理,炉冷24h;然后进行机加工,预留1mm余量;
步骤4、对机加工后的工件进行热处理,该热处理包括一次淬火和三次回火;
淬火:淬火温度为1050℃,保温2h后进行油冷,检测HRC硬度达57~58。
三次回火:
第一次回火时温度为600℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达53~54;
第二次回火时温度为600℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达47~48;
第三次回火时温度为585℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达46~47。
步骤5、对热处理后的工件进行精加工和磨削而处理,然后进行第四次回火。
第四次回火温度为590℃,保温2h后空冷,去除切削应力,检测HRC硬度达46~47,精加工后的工件外部存在一定的切削应力,通过第四次回火可以去除应力,提高力学性能。
常规热锻模采用H13材料制造,它们的热处理淬火、回火后使用硬度在HRC=44~48。当模具硬度HRC>48时,模具的硬度、耐磨性得到提高,但是抗冲击性能明显下降,模具的整体强度下降。所以在锻造生产中造成模具容易开裂,模具直接报废。当模具硬度HRC=43~45时,模具的整体强度、抗冲击性能明显上升,但是模具的硬度、耐磨性又下降,特别是在模具的型腔部分。所以在锻造生产中造成模具型腔尺寸、形状发生变化,直接影响到锻件的质量。模具的一次性寿命就大幅度的降低,经过型腔二次、三次的翻新加工,模具的寿命不会有改变。模具制造的成本大幅度增加,锻件的质量不稳定。
对于如何提高模具的使用寿命,也是本发明所要解决的关键问题。在本发明中,采用三墩三拔锻打工艺,能够更大程度上打碎钢中的碳化物和消除其方向性,从而满足锻件的抗冲击性能以及硬度、耐磨性的需要。圆棒毛坯与锻打的成型毛坯的锻造比为3.8~4,如果锻造比过大,随着锻造截面比的增大,形成明显的纤维组织,使横向力学性能的塑性指标急剧下降,导致锻造件的各向异性;若锻造截面比选择过小,锻件达不到性能要求。而本发明采用三墩三拔技术,每次墩粗后再进行拔长,拔长的长度相对于原长度有一定的压缩,经过三次加工得到最终的成型锻造比,该过程使钢材内部碳化物被充分打碎,消除了方向性,模具钢性能得到改善。
本发明中的模具材料,如实施例中的材料各组分按重量百分比的组成:C:0.41%,Si:1.08%,Mn:0.42%,S:≤0.010%,P:≤0.015%,Cr:5.2%,Ni:0.08%,Cu:0.010%,Mo:1.25%,余量为Fe;在该组成比例中,钼(Mo)能够提高钢的抗回火性和回火稳定性,使零件可以在较高温度下回火,并能够增加对开裂、磨损的抗力。
铬(Gr)能增加钢的淬透性并有二次硬化作用,可提高钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆;在多次回火过程中,Cr与Mo的含量之和为6.2~6.5%,铬与钼的共同作用使模具钢的淬火硬度以较小的值变化。该变化与回火的次数与回火温度相关,如果只是在该温度范围内,次数不足或者是时间太短,都容易导致回火不充分,一方面是应力没有充分消除,另一方面导致硬度不合格,过高或过低都不利于提高锻造模的使用寿命。
锰(Mn)是模具钢中重要合金元素,可形成含锰的合金渗碳体,能降低珠光体转变时候合金渗碳体的形核和长速,提高淬透性;同时,锰又是奥氏体形成元素,降低珠光体的转变温度,故而增加锰的含量可阻碍珠光体的转变,有利于珠光体层片间距的减小。
镍(Ni)在提高钢强度的同时,对钢的韧性、塑性以及其他工艺性能的损害较其他合金元素的影响小,镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性。本发明的一轴模具主要用于汽车一轴的锻打成型制造,加入镍后,模具钢的疲劳抗力增加,可增加其抗击打次数;钢的缺口敏感性减小,延长了模具的使用寿命。铜(Cu)在多数钢中都是作为杂质而存在,难以有效去除,但如果能够控制其含量,将大大改善钢的性能。铜(Cu)具有改善合金钢抗大气腐蚀的性能,特别是和磷配合时,加入铜还能提高钢的强度和屈服比。由于铜与镍的作用具有一定的相似性,两者的含量之和不超过0.14%,防止含量过高而导致热变形影响。
本发明的锻造模具通过3次回火,能够消除淬火应力,降低残余奥氏体含量,促使淬火马氏体转变为回火马氏体更充分。在一次回火过程中,马氏体和残留奥氏体析出形成细粒碳化物,使残留奥氏体中的碳含量降低,导致工件Ms点温度(马氏体转变的开始温度)升高,这样可以在每一次加热后的冷却过程中,使残留奥氏体更易转变成马氏体,铬与钼的在热处理时保证回火的稳定性,淬火硬度逐步降低;经多次反复回火时,残余奥氏体减少,不仅使工件性能稳定,同时在每次加热过程中将上一次转变成的马氏体又进行了回火,通过多次回火的配合作用,最终使工件的硬度逐步降低到HRC46~47;第四次回火能够消除精加工过程中形成的切削应力,而且保温时间仅为两小时,在消除应力的同时,对模具的硬度不会有影响。
本发明的热处理方法与材料间相互配合,通过对材料的改进来改善模具钢的性能,但模具钢性能的改善还依赖于锻打方法和热处理方法,通过三墩三拔,主要在物理成面改善了性能;通过四次回火处理,改善了模具钢内部的金相组织,各元素间的各种性能得以释放展现,使模具钢的硬度、强度、抗击打能力等性能有所提高。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:其加工步骤为:
步骤1、原料准备,使用圆棒毛坯准备锻打;
步骤2、对材料进行三墩三拔的锻打处理,圆棒毛坯与锻打后毛坯的锻造比为3.8~4;
步骤3、对锻造毛坯在580~600℃进行退火处理,炉冷24h;然后进行机加工,预留1mm余量;
步骤4、对机加工后的工件进行热处理,该热处理包括一次淬火和三次回火;
步骤5、对热处理后的工件进行精加工和磨削处理,然后进行第四次回火。
2.根据权利要求1所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:步骤1中所述圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.40~0.43%,Si:1.00~1.14%,Mn:0.38~0.45%,S:≤0.010%,P:≤0.030%,Cr:5.00~5.30%,Ni:0.070~0.120%,Cu:0.010~0.035%,Mo:1.10~1.35%,其余量为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:所述圆棒毛坯的组分按重量百分比计为:C:0.41%,Si:1.08%,Mn:0.42%,S:≤0.010%,P:≤0.015%,Cr:5.2%,Ni:0.08%,Cu:0.010%,Mo:1.25%,余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:步骤2中三墩三拔的加工过程为:将毛坯加热到1080~1140℃进行第一次墩粗、拔长锻打;然后将毛坯加热到810~910℃,进行第二次墩粗、拔长锻打;二次锻打后把工件加热到850~900℃,进行第三次墩粗、拔长锻打。
5.根据权利要求1所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:步骤4中淬火处理为:淬火温度为1020~1050℃,保温2h后进行油冷,检测HRC硬度达57~58。
6.根据权利要求1或4所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:所述的三次回火过程为:第一次回火时温度为580~600℃,保温3小时后空冷,检测HRC硬度达53~54;第二次回火时温度为580~600℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达47~48;第三次回火时温度为580~590℃,保温3h后空冷,检测HRC硬度达46~47。
7.根据权利要求5所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:第四次回火温度为580~~590℃,保温2h后空冷,去除切削应力,检测HRC硬度达46~47。
8.根据权利要求6所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:所述Cr与Mo的含量之和为6.2~6.5%。
9.根据权利要求7所述的一种汽车一轴锻造模具的加工方法,其特征在于:所述Cu与Ni的含量之和不大于0.14%。
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106078090A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 安徽省瑞杰锻造有限责任公司 | 一种大型轴类锻件的锻造工艺 |
CN106704486A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-24 | 无锡市新华起重工具有限公司 | 防止合金倒脱的锻件梨形绳套及其加工方法 |
CN109280753A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-29 | 曾令炎 | 一种岩棉离心机辊轮的加工工艺 |
CN109295288A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-01 | 东莞理工学院 | 一种金属工件性能强化工艺 |
CN109402351A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-01 | 东莞理工学院 | 一种金属工件加工方法 |
CN109852777A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-07 | 西华大学 | 一种h13模具钢及其热处理工艺 |
CN110193580A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-09-03 | 昆山众诚精密锻造有限公司 | 一种h13材料锻造模具工艺 |
CN110257598A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 广州市型腔模具制造有限公司 | 一种压铸模具热处理工艺 |
CN110369975A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-10-25 | 云南濮耐昆钢高温材料有限公司 | 一种水口模套的制作方法 |
CN110497165A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-26 | 临清宇联轴承科技有限公司 | 一种轴承套圈锻造模具的锻造方法 |
CN112372244A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-19 | 贵州航天电子科技有限公司 | 2a12铝合金盖板加工方法 |
CN113684348A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-23 | 福建祥鑫股份有限公司 | 一种硬合金空心型材挤压模具的制造方法 |
CN117660734A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种冷作模具钢表面强化处理方法及冷作模具钢 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1033846A (zh) * | 1988-12-14 | 1989-07-12 | 湖南省冶金材料研究所 | 高强韧性工模具钢 |
CN1912165A (zh) * | 2005-08-10 | 2007-02-14 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种热作模具钢及其制造方法 |
CN1940113A (zh) * | 2006-05-31 | 2007-04-04 | 沈阳市铸威特殊钢有限公司 | 一种模具钢 |
CN101270451A (zh) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 塑料模具钢及其制造方法 |
CN101649419A (zh) * | 2008-08-15 | 2010-02-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高性能冷挤压模具钢及其冶金制造方法 |
JP2016017200A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | 大同特殊鋼株式会社 | 金型用鋼及び温熱間金型 |
-
2016
- 2016-03-30 CN CN201610196179.1A patent/CN105643222B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1033846A (zh) * | 1988-12-14 | 1989-07-12 | 湖南省冶金材料研究所 | 高强韧性工模具钢 |
CN1912165A (zh) * | 2005-08-10 | 2007-02-14 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种热作模具钢及其制造方法 |
CN1940113A (zh) * | 2006-05-31 | 2007-04-04 | 沈阳市铸威特殊钢有限公司 | 一种模具钢 |
CN101270451A (zh) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 塑料模具钢及其制造方法 |
CN101649419A (zh) * | 2008-08-15 | 2010-02-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高性能冷挤压模具钢及其冶金制造方法 |
JP2016017200A (ja) * | 2014-07-08 | 2016-02-01 | 大同特殊鋼株式会社 | 金型用鋼及び温熱間金型 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106078090A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-09 | 安徽省瑞杰锻造有限责任公司 | 一种大型轴类锻件的锻造工艺 |
CN106078090B (zh) * | 2016-06-20 | 2018-05-08 | 安徽省瑞杰锻造有限责任公司 | 一种大型轴类锻件的锻造工艺 |
CN106704486A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-24 | 无锡市新华起重工具有限公司 | 防止合金倒脱的锻件梨形绳套及其加工方法 |
CN106704486B (zh) * | 2016-12-27 | 2019-01-01 | 无锡市新华起重工具有限公司 | 防止合金倒脱的锻件梨形绳套及其加工方法 |
CN109295288A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-01 | 东莞理工学院 | 一种金属工件性能强化工艺 |
CN109402351A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-01 | 东莞理工学院 | 一种金属工件加工方法 |
CN109280753A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-29 | 曾令炎 | 一种岩棉离心机辊轮的加工工艺 |
CN109852777A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-07 | 西华大学 | 一种h13模具钢及其热处理工艺 |
CN110193580A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-09-03 | 昆山众诚精密锻造有限公司 | 一种h13材料锻造模具工艺 |
CN110257598A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-09-20 | 广州市型腔模具制造有限公司 | 一种压铸模具热处理工艺 |
CN110497165A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-26 | 临清宇联轴承科技有限公司 | 一种轴承套圈锻造模具的锻造方法 |
CN110369975A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-10-25 | 云南濮耐昆钢高温材料有限公司 | 一种水口模套的制作方法 |
CN112372244A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-19 | 贵州航天电子科技有限公司 | 2a12铝合金盖板加工方法 |
CN112372244B (zh) * | 2020-11-02 | 2023-02-28 | 贵州航天电子科技有限公司 | 2a12铝合金盖板加工方法 |
CN113684348A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-23 | 福建祥鑫股份有限公司 | 一种硬合金空心型材挤压模具的制造方法 |
CN113684348B (zh) * | 2021-08-16 | 2022-09-09 | 福建祥鑫新材料科技有限公司 | 一种用于硬合金空心型材挤压模具的制造装置 |
CN117660734A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种冷作模具钢表面强化处理方法及冷作模具钢 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN105643222B (zh) | 2018-06-08 |
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