CN110977623A - 一种冲压模具型腔的表面修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新材料加工技术领域，公开了一种冲压模具型腔的表面修复方法，通过对磁性材料的研究，将制备得到的磁性磨料应用于冲压模具表面修复，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面，起到抚平修复的作用，该磁性磨料磁化率高，磁性引力强，与铁磁相结合牢固，可通过调节外加磁场强度大小达到不同力度的磨削能力，与不同材料的冲压模具适应性强、可自控、处理能力好，硬度高，能够经受高强度外力冲击作用的考验，通过变换外部的磁场强度控制磁性磨料的力学走向和作用力，可以对任意形状的冲压模具型腔表面进行修复处理，保证了加工零件的形状和尺寸精度，提高冲压模具型的加工性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于新材料加工技术领域，具体涉及一种冲压模具型腔的表面修复方法。
背景技术
随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低，许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。冲压模具，是在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压，是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
随着科技和工业水平的发展，对于各类零件的要求越来越高，同时也给冲压模具造成一定的影响。冲压模具型腔的质量直接影响成型产品的精度。然而，冲压模具型腔在长期食用过程中容易受到外力的作用而发生表面损坏甚至型变，尤其是冲压加工的材料较硬或变形抗力较大时，加重了模具的消耗，造成较为严重的经济损失。传统的表面处理方法很难达到修复功能，而由于冲压模具型腔表面形状较为复杂，一般的工具又难以介入，使得维护变得困难。因此，需要一种应用性强、可自控、处理能力好的方法来修复冲压模具型腔，以保障冲压模具的使用性能和寿命，这对于发挥冲压模具的加工稳定性具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种冲压模具型腔的表面修复方法，有效的保护了模具，延长了模具使用寿命，提高了冲压的强度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种冲压模具型腔的表面修复方法，其优选方案为，将制备得到的磁性磨料应用于冲压模具表面修复，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面，起到抚平修复的作用；该磁性磨料是由磁性复合材料加工制备得到的；
具体的，所述磁性复合材料的制备方法包括以下步骤：
磁性复合材料的制备：步骤1：称取8.5-9.0克氯化亚铁、2.7-3.0克氯化钴置于烧杯中，向烧杯中加入70-80毫升无离子水，磁力搅拌20-30分钟，向烧杯中滴加15-20毫升质量浓度为28-30%的氨水溶液，继续搅拌混合30-40分钟，将混合溶液转移至高压反应釜中，设定反应温度为150-155℃，压力为1.4-1.5MPa，反应3-4小时，得到沉淀物进行离心洗涤，先使用去离子水洗涤4-5次，再使用无水乙醇洗涤3-4次，最后置于80-90℃真空干燥箱中干燥10-12小时得到产物。
步骤2：取4.0-5.0克钛酸乙酯置于三口烧瓶中，向烧瓶中加入20-25毫升摩尔浓度为2.0-2.4摩尔/升的氢氧化钠溶液，磁力搅拌30-40分钟，加入步骤1制备得到的产物，并同时加入5-6毫升乙二醇和0.9-1.0克十六烷基三甲基溴化铵，升温至75-80℃，持续搅拌2-3小时，静置得到沉淀物，进行抽滤，使用去离子水洗涤3-4次，再使用无水乙醇洗涤2-3次，置于70-80℃真空干燥箱中干燥4-5小时，置于坩埚中，送入管式炉，在氩气气氛下，升温至350-360℃，保温热处理5-6小时，随炉自然冷却，即得纯度高、分散性好的二氧化钛包覆铁钴磁性复合材料。
制备磁性磨料：将制备得到的磁性复合材料与碳化硅按照质量比为3-4:0.6-0.8的比例混合，置于石墨坩埚中研磨均匀，然后置于电阻炉中，在真空气氛下，以7.5-8.0℃/分钟的速度升温至730-740℃，保温烧结70-80分钟，出炉以16-18℃/分钟的速度快速冷却即可，研磨得到磁性磨料。
该磁性磨料的粒径尺寸在15-20微米之间，组织细密，性能稳定，磁化率高，粒子间的相对滑动小，磁性引力强，不易剥落。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决冲压模具型腔表面修复困难的问题，本发明提供了一种冲压模具型腔的表面修复方法，通过对磁性材料的研究，将制备得到的磁性磨料应用于冲压模具表面修复，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面，起到抚平修复的作用，该磁性磨料磁化率高，磁性引力强，与铁磁相结合牢固，可通过调节外加磁场强度大小达到不同力度的磨削能力，与不同材料的冲压模具适应性强、可自控、处理能力好，硬度高，能够经受高强度外力冲击作用的考验，使得冲压模具表面性能得到综合提升，通过变换外部的磁场强度控制磁性磨料的力学走向和作用力，可以对任意形状的冲压模具型腔表面进行修复处理，保证了加工零件的形状和尺寸精度，提高冲压模具型的加工性能和使用寿命；本发明能够显著提高磁性磨料的性能，解决现有磁性材料研磨效率低、制备均匀磨粒困难、成本高、磁性能不稳定的问题，提高了冲压件产品的质量，适用于复杂精细形状的冲压模具型腔表面修复，拓展了其应用场合，经济效益和品质效益较显著提高。本发明有效解决了冲压模具型腔表面修复困难的问题，具有高效率、低能耗、高性能的特点，大大提高了冲压模具的工作效率，有助于冲压件产品各方面性能的均衡改善，能够实现促进冲压件制造行业发展以及提高市场竞争力的现实意义，对于磁性材料的性能研究应用具有较高价值，显著促进冲压件加工领域快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种冲压模具型腔的表面修复方法，其优选方案为，将制备得到的磁性磨料应用于冲压模具表面修复，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面，起到抚平修复的作用；该磁性磨料是由磁性复合材料加工制备得到的；
具体的，包括以下步骤：
S1:磁性复合材料的制备：步骤1：称取8.5克氯化亚铁、2.7克氯化钴置于烧杯中，向烧杯中加入70毫升无离子水，磁力搅拌20分钟，向烧杯中滴加15毫升质量浓度为28%的氨水溶液，继续搅拌混合30分钟，将混合溶液转移至高压反应釜中，设定反应温度为150℃，压力为1.4MPa，反应3小时，得到沉淀物进行离心洗涤，先使用去离子水洗涤4次，再使用无水乙醇洗涤3次，最后置于80℃真空干燥箱中干燥10小时得到产物。
步骤2：取4.0克钛酸乙酯置于三口烧瓶中，向烧瓶中加入20毫升摩尔浓度为2.0摩尔/升的氢氧化钠溶液，磁力搅拌30分钟，加入步骤1制备得到的产物，并同时加入5毫升乙二醇和0.9克十六烷基三甲基溴化铵，升温至75℃，持续搅拌2小时，静置得到沉淀物，进行抽滤，使用去离子水洗涤3次，再使用无水乙醇洗涤2次，置于70℃真空干燥箱中干燥4小时，置于坩埚中，送入管式炉，在氩气气氛下，升温至350℃，保温热处理5小时，随炉自然冷却，即得纯度高、分散性好的二氧化钛包覆铁钴磁性复合材料。
S2:制备磁性磨料：将制备得到的磁性复合材料与碳化硅按照质量比为3:0.6的比例混合，置于石墨坩埚中研磨均匀，然后置于电阻炉中，在真空气氛下，以7.5℃/分钟的速度升温至730℃，保温烧结70分钟，出炉以16℃/分钟的速度快速冷却即可，研磨得到磁性磨料。
实施例2
一种冲压模具型腔的表面修复方法，其优选方案为，将制备得到的磁性磨料应用于冲压模具表面修复，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面，起到抚平修复的作用；该磁性磨料是由磁性复合材料加工制备得到的；
具体的，包括以下步骤：
S1:磁性复合材料的制备：步骤1：称取8.8克氯化亚铁、2.8克氯化钴置于烧杯中，向烧杯中加入750毫升无离子水，磁力搅拌25分钟，向烧杯中滴加18毫升质量浓度为29%的氨水溶液，继续搅拌混合35分钟，将混合溶液转移至高压反应釜中，设定反应温度为152℃，压力为1.45MPa，反应3.5小时，得到沉淀物进行离心洗涤，先使用去离子水洗涤4次，再使用无水乙醇洗涤3次，最后置于85℃真空干燥箱中干燥11小时得到产物。
步骤2：取4.5克钛酸乙酯置于三口烧瓶中，向烧瓶中加入22毫升摩尔浓度为2.2摩尔/升的氢氧化钠溶液，磁力搅拌35分钟，加入步骤1制备得到的产物，并同时加入5.5毫升乙二醇和0.95克十六烷基三甲基溴化铵，升温至78℃，持续搅拌2.5小时，静置得到沉淀物，进行抽滤，使用去离子水洗涤3次，再使用无水乙醇洗涤2次，置于75℃真空干燥箱中干燥4.5小时，置于坩埚中，送入管式炉，在氩气气氛下，升温至355℃，保温热处理5.5小时，随炉自然冷却，即得纯度高、分散性好的二氧化钛包覆铁钴磁性复合材料。
S2:制备磁性磨料：将制备得到的磁性复合材料与碳化硅按照质量比为3.5:0.7的比例混合，置于石墨坩埚中研磨均匀，然后置于电阻炉中，在真空气氛下，以7.8℃/分钟的速度升温至735℃，保温烧结75分钟，出炉以17℃/分钟的速度快速冷却即可，研磨得到磁性磨料。
实施例3
一种冲压模具型腔的表面修复方法，其优选方案为，将制备得到的磁性磨料应用于冲压模具表面修复，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面，起到抚平修复的作用；该磁性磨料是由磁性复合材料加工制备得到的；
具体的，包括以下步骤：
S1:磁性复合材料的制备：步骤1：称取9.0克氯化亚铁、3.0克氯化钴置于烧杯中，向烧杯中加入80毫升无离子水，磁力搅拌30分钟，向烧杯中滴加20毫升质量浓度为30%的氨水溶液，继续搅拌混合40分钟，将混合溶液转移至高压反应釜中，设定反应温度为155℃，压力为1.5MPa，反应4小时，得到沉淀物进行离心洗涤，先使用去离子水洗涤5次，再使用无水乙醇洗涤4次，最后置于90℃真空干燥箱中干燥12小时得到产物。
步骤2：取5.0克钛酸乙酯置于三口烧瓶中，向烧瓶中加入25毫升摩尔浓度为2.4摩尔/升的氢氧化钠溶液，磁力搅拌40分钟，加入步骤1制备得到的产物，并同时加入6毫升乙二醇和1.0克十六烷基三甲基溴化铵，升温至80℃，持续搅拌3小时，静置得到沉淀物，进行抽滤，使用去离子水洗涤4次，再使用无水乙醇洗涤3次，置于80℃真空干燥箱中干燥5小时，置于坩埚中，送入管式炉，在氩气气氛下，升温至360℃，保温热处理6小时，随炉自然冷却，即得纯度高、分散性好的二氧化钛包覆铁钴磁性复合材料。
S2:制备磁性磨料：将制备得到的磁性复合材料与碳化硅按照质量比为4:0.8的比例混合，置于石墨坩埚中研磨均匀，然后置于电阻炉中，在真空气氛下，以8.0℃/分钟的速度升温至740℃，保温烧结80分钟，出炉以18℃/分钟的速度快速冷却即可，研磨得到磁性磨料。
采用本发明的方法，以工业级铁铬合金材质的小型冲压模具（加工零件体积小于10立方分米）为试验对象（冲压模具材料元素组成：C:1.9％，Cr:43％，Ni:7.7％，Mn:0.9％，Si:1.1％，B:2.1％，Mo:1.5％，W:1.8％，V:0.6％，其余为Fe），模具试样型腔内表面均有深度为3毫米的裂纹，采用本发明制备得到的磁性磨料投入至型腔，进行修复试验。利用永磁材料作为磁力系统，在外部磁极作用下，进行抛光修复，填补缝隙。修复后，随机选取5个试样，检测模具尺寸和使用性能，均达到100%恢复。采用本发明处理得到的试样再进行10次高强度冲击件生产使用后，均未出现变化，表面无损耗。
本发明能够显著提高磁性磨料的性能，解决现有磁性材料研磨效率低、制备均匀磨粒困难、成本高、磁性能不稳定的问题，提高了冲压件产品的质量，适用于复杂精细形状的冲压模具型腔表面修复，拓展了其应用场合，经济效益和品质效益较显著提高。具有高效率、低能耗、高性能的特点，大大提高了冲压模具的工作效率，有助于冲压件产品各方面性能的均衡改善，能够实现促进冲压件制造行业发展以及提高市场竞争力的现实意义，对于磁性材料的性能研究应用具有较高价值，显著促进冲压件加工领域快速发展以及资源可持续发展，是一种极为值得推广使用的技术方案。
Claims (6)
1.一种冲压模具型腔的表面修复方法，其特征在于，将制备得到的磁性磨料填充至冲压模具型腔内，通过磁场作用形成研磨力，作用冲压模具型腔表面；该磁性磨料是由磁性复合材料基体与碳化硅磨粒加工制备得到的；所述磁性复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）称取8.5-9.0克氯化亚铁、2.7-3.0克氯化钴置于烧杯中，向烧杯中加入70-80毫升无离子水，磁力搅拌20-30分钟，向烧杯中滴加15-20毫升氨水溶液，继续搅拌混合30-40分钟，将混合溶液转移至高压反应釜中，设定反应温度为150-155℃，反应3-4小时，得到沉淀物进行离心洗涤，先使用去离子水洗涤4-5次，再使用无水乙醇洗涤3-4次，最后置于80-90℃真空干燥箱中干燥10-12小时得到产物；
（2）取4.0-5.0克钛酸乙酯置于三口烧瓶中，向烧瓶中加入20-25毫升摩氢氧化钠溶液，磁力搅拌30-40分钟，加入步骤（1）制备得到的产物，并同时加入5-6毫升乙二醇和0.9-1.0克十六烷基三甲基溴化铵，升温至75-80℃，持续搅拌2-3小时，静置得到沉淀物，进行抽滤，使用去离子水洗涤3-4次，再使用无水乙醇洗涤2-3次，置于70-80℃真空干燥箱中干燥4-5小时，置于坩埚中，送入管式炉，在氩气气氛下，升温至350-360℃，保温热处理5-6小时，随炉自然冷却，即得所述磁性复合材料。
2.如权利要求1所述一种冲压模具型腔的表面修复方法，其特征在于，所述磁性磨料制备方法包括以下步骤：将制备得到的磁性复合材料与碳化硅按照质量比为3-4:0.6-0.8的比例混合，置于石墨坩埚中研磨均匀，然后置于电阻炉中，在真空气氛下，以7.5-8.0℃/分钟的速度升温至730-740℃，保温烧结70-80分钟，出炉以16-18℃/分钟的速度快速冷却即可，研磨得到磁性磨料。
3.如权利要求1所述一种冲压模具型腔的表面修复方法，其特征在于，所述制备得到的磁性磨料的粒径尺寸在15-20微米之间。
4.如权利要求1所述一种冲压模具型腔的表面修复方法，其特征在于，步骤（1）所述氨水溶液质量浓度为28-30%。
5.如权利要求1所述一种冲压模具型腔的表面修复方法，其特征在于，步骤（1）所述高压反应釜中反应压力为1.4-1.5MPa。
6.如权利要求1所述一种冲压模具型腔的表面修复方法，其特征在于，步骤（2）所述氢氧化钠溶液摩尔浓度为2.0-2.4摩尔/升。
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|---|---|---|---|---|
| CN111957879A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-20 | 和县华顺铸造有限公司 | 一种高强度离心铸造覆膜型砂的制备方法 |
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| CN111957879A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-11-20 | 和县华顺铸造有限公司 | 一种高强度离心铸造覆膜型砂的制备方法 |
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