CN107829087A - 一种改善模具表面特性的处理方法 - Google Patents

一种改善模具表面特性的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改善模具表面特性的处理方法，包括如下步骤：（1）打磨除油处理、（2）激光熔覆处理、（3）TD处理、（4）淬火和回火处理。本发明对模具表面进行了特殊的改进处理，有效改善了模具的表面特性，提升了模具的耐压、耐冲击性能，降低了模具的抗形变能力，延长了使用寿命，降低了生产成本，具有很好的推广使用价值。

Description

一种改善模具表面特性的处理方法
技术领域
本发明属于模具加工处理技术领域，具体涉及一种改善模具表面特性的处理方法。
背景技术
模具表面处理技术是模具制造中的关键工艺之一，直接涉及到模具制造精度、机械性能（如强度等）、使用寿命及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。其中，TD（Toyota Diffusion Coating Process or Thermal Diffusion）处理技术由于具有设备结构简单，操作方便，生产成本低，形成的碳化物具有优异性能而备受世界各国的重视。
铬钒共渗工艺是现有 TD 法较为常见的一种处理方式，该工艺能在模具等表面形成高硬度、抗氧化的铬钒多元共渗覆层，克服传统碳化钒单一覆层的缺点，其获得的覆层既具有 VC、铬的碳化物两者优异性能，又能显著改变钢件表面层特性，改变渗层铬钒成分分布及硬度梯度，降低渗层脆性。虽然此方法能对模具表面特性产生不错的处理效果，但其产生的渗层与模具基体表面间仍产生了一段不连续的硬度梯度层，导致模具耐冲击性能不佳，使用寿命仍待提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改善模具表面特性的处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改善模具表面特性的处理方法，包括如下步骤：
（1）先对模具表面进行打磨处理，完成后再用化学除油剂浸泡除油处理，最后用去离子水冲洗一遍后干燥备用；
（2）对步骤（1）处理后的模具表面进行激光熔覆处理，所用的熔覆粉末由如下重量份的物质组成：15~18份铁粉、22~25份钴粉、8~12份镍粉、2~4份稀土；
（3）对步骤（2）处理后的模具进行一次TD处理，具体是将模具放入到金属渗剂中进行处理，完成后取出备用；
（4）对步骤（3）处理后的模具进行一次淬火和回火处理后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的打磨处理是采用砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的铁粉、钴粉和镍粉的颗粒大小为300~400目。
进一步的，步骤（2）中所述的稀土为镧、钕、铈中的任意一种。
进一步的，步骤（2）中所述的激光熔覆处理时激光的功率为3.8~4.0kW，熔覆的速度为4~5mm/s。
进一步的，步骤（3）中所述的金属渗剂中各成分及其对应重量份为：50~55份硼砂、20~25份氯化钠、7~10份五氧化二钒、6~9份铬粉、3~6份铝粉、2~5份氟化钙；TD处理时加热保持金属渗剂的温度为970~990℃。
进一步的，步骤（4）中所述的淬火处理的温度为950~1050℃，处理的时长为35~40min。
进一步的，步骤（4）中所述的回火处理的温度为550~560℃，处理的时长为75~80min。
TD 法处理是利用金属渗剂对模具进行表面渗透处理，在模具的表面渗入形成钒、铬等的碳化物，此渗层能有效的改善模具的表面强度、耐磨性等，但其与模具的基体表面间形成一硬度差距较大的界面，导致两者间的硬度梯度较大，进而在后续的冲压作业中，不断的受外力冲击时，两者界面间易产生应力形变，导致渗层脱离、形变、损坏等现象，从而影响了模具的使用寿命，为了改善此问题，本发明在对模具TD处理前，还进行了一次激光熔覆处理操作，此操作能在模具的表面上形成一熔融合金层，用来承接模具基体和后续的金属渗层，对整体的硬度梯度起到了缓冲过渡的作用，提升了模具整体的抗冲击特性和寿命，同时在熔覆粉末中添加了稀土成分，一方面其能增强熔融合金层的强度、耐温性，另一方面其又能促进后续金属渗剂有效成分的渗入，起到了转运的桥梁作用，在金属渗剂有效成分渗入的同时熔融合金层内的稀土元素成分也在向模具的内部内渗入，增强了对金属渗剂有效成分的引导渗入效果，从而有效提升了金属渗层的渗入深度和效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对模具表面进行了特殊的改进处理，有效改善了模具的表面特性，提升了模具的耐压、耐冲击性能，降低了模具的抗形变能力，延长了使用寿命，降低了生产成本，具有很好的推广使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种改善模具表面特性的处理方法，包括如下步骤：
（1）先对模具表面进行打磨处理，完成后再用化学除油剂浸泡除油处理，最后用去离子水冲洗一遍后干燥备用；
（2）对步骤（1）处理后的模具表面进行激光熔覆处理，所用的熔覆粉末由如下重量份的物质组成：15份铁粉、22份钴粉、8份镍粉、2份稀土；
（3）对步骤（2）处理后的模具进行一次TD处理，具体是将模具放入到金属渗剂中进行处理，完成后取出备用；
（4）对步骤（3）处理后的模具进行一次淬火和回火处理后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的打磨处理是采用砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的铁粉、钴粉和镍粉的颗粒大小为300目。
进一步的，步骤（2）中所述的稀土为稀土镧。
进一步的，步骤（2）中所述的激光熔覆处理时激光的功率为3.8kW，熔覆的速度为4mm/s。
进一步的，步骤（3）中所述的金属渗剂中各成分及其对应重量份为：50份硼砂、20份氯化钠、7份五氧化二钒、6份铬粉、3份铝粉、2份氟化钙；TD处理时加热保持金属渗剂的温度为970℃。
进一步的，步骤（4）中所述的淬火处理的温度为950℃，处理的时长为35min。
进一步的，步骤（4）中所述的回火处理的温度为550℃，处理的时长为75min。
实施例2
一种改善模具表面特性的处理方法，包括如下步骤：
（1）先对模具表面进行打磨处理，完成后再用化学除油剂浸泡除油处理，最后用去离子水冲洗一遍后干燥备用；
（2）对步骤（1）处理后的模具表面进行激光熔覆处理，所用的熔覆粉末由如下重量份的物质组成：17份铁粉、23份钴粉、10份镍粉、3份稀土；
（3）对步骤（2）处理后的模具进行一次TD处理，具体是将模具放入到金属渗剂中进行处理，完成后取出备用；
（4）对步骤（3）处理后的模具进行一次淬火和回火处理后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的打磨处理是采用砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的铁粉、钴粉和镍粉的颗粒大小为350目。
进一步的，步骤（2）中所述的稀土为稀土钕。
进一步的，步骤（2）中所述的激光熔覆处理时激光的功率为3.9kW，熔覆的速度为4mm/s。
进一步的，步骤（3）中所述的金属渗剂中各成分及其对应重量份为：53份硼砂、23份氯化钠、8份五氧化二钒、7份铬粉、5份铝粉、4份氟化钙；TD处理时加热保持金属渗剂的温度为980℃。
进一步的，步骤（4）中所述的淬火处理的温度为1000℃，处理的时长为38min。
进一步的，步骤（4）中所述的回火处理的温度为570℃，处理的时长为78min。
实施例3
一种改善模具表面特性的处理方法，包括如下步骤：
（1）先对模具表面进行打磨处理，完成后再用化学除油剂浸泡除油处理，最后用去离子水冲洗一遍后干燥备用；
（2）对步骤（1）处理后的模具表面进行激光熔覆处理，所用的熔覆粉末由如下重量份的物质组成：18份铁粉、25份钴粉、12份镍粉、4份稀土；
（3）对步骤（2）处理后的模具进行一次TD处理，具体是将模具放入到金属渗剂中进行处理，完成后取出备用；
（4）对步骤（3）处理后的模具进行一次淬火和回火处理后即可。
进一步的，步骤（1）中所述的打磨处理是采用砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的铁粉、钴粉和镍粉的颗粒大小为400目。
进一步的，步骤（2）中所述的稀土为稀土铈。
进一步的，步骤（2）中所述的激光熔覆处理时激光的功率为4.0kW，熔覆的速度为5mm/s。
进一步的，步骤（3）中所述的金属渗剂中各成分及其对应重量份为：55份硼砂、25份氯化钠、10份五氧化二钒、9份铬粉、6份铝粉、5份氟化钙；TD处理时加热保持金属渗剂的温度为990℃。
进一步的，步骤（4）中所述的淬火处理的温度为1050℃，处理的时长为40min。
进一步的，步骤（4）中所述的回火处理的温度为560℃，处理的时长为80min。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（2）熔覆粉末中的稀土成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（2）的整个处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的模具表面TD处理方法。
为了对比本发明效果，选用同一批由Cr12MoV钢制成的模具作为实验对象，分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对照组所述的方法进行处理，完成后用其进行正常的生产加工，统计并记录期间的使用数据，具体对比数据如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本发明方法处理后的模具的表面特性得到很好的改善，其使用寿命得到明显提升，具有很好的经济效益和使用价值。

Claims (8)

1.一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）先对模具表面进行打磨处理，完成后再用化学除油剂浸泡除油处理，最后用去离子水冲洗一遍后干燥备用；
（2）对步骤（1）处理后的模具表面进行激光熔覆处理，所用的熔覆粉末由如下重量份的物质组成：15~18份铁粉、22~25份钴粉、8~12份镍粉、2~4份稀土；
（3）对步骤（2）处理后的模具进行一次TD处理，具体是将模具放入到金属渗剂中进行处理，完成后取出备用；
（4）对步骤（3）处理后的模具进行一次淬火和回火处理后即可。
2.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（1）中所述的打磨处理是采用砂纸进行打磨。
3.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的铁粉、钴粉和镍粉的颗粒大小为300~400目。
4.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的稀土为镧、钕、铈中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（2）中所述的激光熔覆处理时激光的功率为3.8~4.0kW，熔覆的速度为4~5mm/s。
6.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（3）中所述的金属渗剂中各成分及其对应重量份为：50~55份硼砂、20~25份氯化钠、7~10份五氧化二钒、6~9份铬粉、3~6份铝粉、2~5份氟化钙；TD处理时加热保持金属渗剂的温度为970~990℃。
7.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（4）中所述的淬火处理的温度为950~1050℃，处理的时长为35~40min。
8.根据权利要求1所述的一种改善模具表面特性的处理方法，其特征在于，步骤（4）中所述的回火处理的温度为550~560℃，处理的时长为75~80min。
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