CN111496254B - 一种模具冷却镶块及其制造方法 - Google Patents

一种模具冷却镶块及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111496254B
CN111496254B CN202010340409.3A CN202010340409A CN111496254B CN 111496254 B CN111496254 B CN 111496254B CN 202010340409 A CN202010340409 A CN 202010340409A CN 111496254 B CN111496254 B CN 111496254B
Authority
CN
China
Prior art keywords
insert
die
channel
cooling
die cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010340409.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111496254A (zh
Inventor
李卫
林兆富
向孝建
况定科
杨培江
李东
谢书文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Changan Automobile Co Ltd filed Critical Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority to CN202010340409.3A priority Critical patent/CN111496254B/zh
Publication of CN111496254A publication Critical patent/CN111496254A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111496254B publication Critical patent/CN111496254B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/64—Treatment of workpieces or articles after build-up by thermal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/007—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/10—Auxiliary heating means
    • B22F12/17—Auxiliary heating means to heat the build chamber or platform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

本发明公开了一种模具冷却镶块，包括由增材制造工艺一体成型的镶块本体，所述镶块本体包括成型部和柄部，所述成型部内水平设有C形冷却通道，该C形冷却通道一开口与柄部内的进质通道连通，另一出口与柄部内的出质通道连通。其能够在成型部表面形成均匀的温度场，实现成型部表面的快速冷却，提高生产效率，使用寿命长。还公开了上述模具冷却镶块的制造方法，其包括如下步骤：S1，对上述的模具冷却镶块进行三维建模，再将得到的三维模型进行切片处理；S2，以模具钢粉末作为3D打印材料，设定打印参数后开始3D打印，得到镶块毛坯；S3，对镶块毛坯依次进行退火处理和时效处理；S4，精加工至成品尺寸，得到模具冷却镶块。

Description

一种模具冷却镶块及其制造方法
技术领域
本发明涉及模具冷却技术，具体涉及一种模具冷却镶块及其制造方法。
背景技术
汽车发动机缸盖模具受传统铸造工艺影响，热效应影响严重，整个生产周期常常因降温冷却速率不足而被迫延长生产节拍。其中燃烧室部位由液态铝水在对应的模具燃烧室冷却镶块表面凝固形成。
为实现快速顺序凝固，燃烧室冷却镶块内部设计冷却管路，冷却介质为常温压缩空气或纯水。参见图1，所示的现有燃烧室冷却镶块，包括现有成型部8和现有柄部9，其制造工艺路线是：采用H13模具钢，根据气缸盖的燃烧室形状加工现有成型部8表面，现有成型部8底部的安装面加工有2或3个与模具本体底模板连接的螺纹孔81，现有成型部8顶部的表面与现有成型部8底部的安装面由加工中心加工形成。现有成型部8内部冷却通道加工过程是：先由机加工艺沿现有柄部9轴向和径向镗相互连通的竖孔91和横孔92，所述竖孔91开口端设置有堵头10，隔离板11固定设置于所述堵头10的顶端。所述竖孔91由隔离板11隔开，在其内部形成两条直线式的一进一出冷却通道，冷却介质一般选择空气或纯水。所述横孔92贯穿现有柄部9侧壁，两端开口位置均预留有与浇注机冷却管路连接的内螺纹。该镶块经过热处理与氮化工艺强化后，整体硬度在40HRC左右。
此种镶块存在三个缺点，一是内部冷却通道在镶块中心位置，无法有效冷却镶块周边，使得镶块表面温度不一，无法形成均匀的温度场，进而导致气缸盖燃烧室周边因温度不均出现拉伤。二是由于冷却的是镶块表面中心一个点的位置，冷却效果差，无法有效降低整个镶块温度，不利于铝水在燃烧室部位的快速凝固，无法提高浇注的生产节拍。三是镶块采用模具钢，即使采用氮化工艺进行强化处理，其强度与硬度依然偏低，耐磨性差，使用寿命也就在两万模次左右，在整个模具生命周期内，需要消耗5到6套燃烧室冷却镶块，生产成本偏高。
现有燃烧室冷却镶块是在内部采用机加镗孔方案，由于机加工艺能力限制，只能在镶块内部中心位置加工成直线式的一进一出冷却通道，依靠延长冷却时间或加大流量来增加冷却能力，冷却能力有限，无法均匀的冷却整个燃烧室镶块表面，低于工艺的预期效果，使得工艺无法得到优化，生产周期无法缩短。
发明内容
本发明的目的是提供一种模具冷却镶块及其制造方法，其能够在成型部表面形成均匀的温度场，实现成型部表面的快速冷却，提高生产效率，使用寿命长。
本发明所述的模具冷却镶块，包括由增材制造工艺一体成型的镶块本体，所述镶块本体包括成型部和柄部，所述成型部内水平设有C形冷却通道，该C形冷却通道一开口与柄部内的进质通道连通，另一出口与柄部内的出质通道连通。
进一步，所述成型部顶面为成型面，成型部底面设有多个与模具本体连接的连接孔。
进一步，所述进质通道和出质通道与C形冷却通道的开口连接处通过圆弧过渡。
进一步，进质通道的入口和出质通道的出口设于柄部侧壁，且所述进质通道的入口和出质通道的出口与镶块本体外部的冷却管路连通。
进一步，所述柄部底面设有减重沉孔。
一种模具冷却镶块的制造方法，其包括如下步骤：
S1，对上述的模具冷却镶块进行三维建模，再将得到的三维模型进行切片处理；
S2，以模具钢粉末作为3D打印材料，设定打印参数后开始3D打印，得到镶块毛坯；
S3，对镶块毛坯依次进行退火处理和时效处理；
S4，精加工至成品尺寸，得到模具冷却镶块。
进一步，所述S1中的切片厚度为20μm；所述S2中的打印参数具体为：基板预热温度为250～300℃，激光扫描速度为150mm/s，激光功率为130W，焦点直径75μm，扫描间距为0.1mm，铺粉厚度与切片厚度相同。
进一步，所述S3中退火处理具体为：退火温度为850±10℃，退火时间为3～3.5h；时效处理具体为：时效温度为575±10℃，时效时间为7～8h。
进一步，所述模具钢粉末按重量百分比计包括如下组分：11～13wt％的Cr，8.4～10.0wt％的Ni，1.3～1.7wt％的Mo，1.2～2.0wt％的Al，≤0.05wt％的C，≤0.4wt％的Mn，≤0.4wt％的Si，余量为Fe。
进一步，所述模具钢粉末按重量百分比计包括如下组分：12.12wt％的Cr，9.1wt％的Ni，1.48wt％的Mo，1.7wt％的Al，0.013wt％的C，0.27wt％的Mn，0.054wt％的Si，余量为Fe。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果。
1、本发明所述的镶块本体由增材制造工艺一体成型，避免了冷却通道形状受机加工艺限制，同时所述镶块本体的成型部内水平设有C形冷却通道，使得冷却通道能够有效冷却成型面的周边位置，不再局限于中心位置的冷却，在成型面表面形成均匀的温度场，避免了气缸盖燃烧室周边因温度不均出现拉伤。
2、本发明所述的C形冷却通道能够同时冷却成型面的中心位置和周边区域，提升了冷却镶块的冷却能力，实现了金属液在成型面位置的快速冷却，加快了浇注的生产节拍，进而提高了生产效率。
3、本发明所述的制造方法为3D打印工艺，以模具钢粉末作为打印材料，保证了镶块本体的力学性能，通过对镶块毛坯依次进行退火处理和时效处理，显著提高了镶块本体的硬度和抗拉强度，延长了镶块本体的使用寿命，降低了生产制造成本。
附图说明
图1是现有燃烧室冷却镶块的结构示意图；
图2是本发明镶块本体的结构示意图；
图3是本发明镶块毛坯热处理后的金相照片；
图中，1—镶块本体，2—成型部，21—成型面，22—连接孔，3—柄部，4—C形冷却通道，5—进质通道，51—进质通道的入口，6—出质通道，61—出质通道的出口，7—减重沉孔，8—现有成型部，81—螺纹孔，9—现有柄部，91—竖孔，92—横孔，10—堵头，11—隔离板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图2，所示的模具冷却镶块，包括由增材制造工艺一体成型的镶块本体1，所述镶块本体1包括成型部2和柄部3，所述成型部2内水平设有C形冷却通道4，该C形冷却通道4一开口与柄部3内的进质通道5连通，另一出口与柄部3内的出质通道6连通。需要说明的是，镶块本体1内冷却通道整体长度、冷却通道半径、冷却通道与成型面的距离以及冷却通道的最小间隔距离根据不同零部件、不同冷却需求进行合理调整。
所述成型部2顶面为成型面21，当该镶块本体1应用于缸体燃烧室冷却时，成型面21根据气缸盖的燃烧室形状。成型部2底面设有两个与模具本体连接的连接孔22，镶块本体1通过连接螺栓与连接孔22配合螺纹连接，将镶块本体1固定于模具本体的底模板上。
所述进质通道5和出质通道6与C形冷却通道4的开口连接处通过圆弧过渡，使得通道内的冷却介质流通更加顺畅，避免了因转角设置导致冷却介质流速减小，影响冷却效果。
进质通道的入口51和出质通道的出口61设于柄部3侧壁，且所述进质通道的入口51和出质通道的出口61与镶块本体1外部的冷却管路连通。
所述柄部底面中部设有减重沉孔，既不影响冷却通道的布置，同时也减轻了镶块本体的重量，节约了原材料，降低了镶块本体的制造成本。
一种模具冷却镶块的制造方法，其包括如下步骤：
S1，对上述的模具冷却镶块进行三维建模，再将得到的三维模型进行切片处理，切片厚度为20μm。
S2，以模具钢粉末作为3D打印材料，所述模具钢粉末呈球形，直径在20～50μm之间，平均粒径为38μm。所述模具钢粉末按重量百分比计包括如下组分：12.12wt％的Cr，9.1wt％的Ni，1.48wt％的Mo，1.7wt％的Al，0.013wt％的C，0.27wt％的Mn，0.054wt％的Si，余量为Fe。该模具钢粉末基本力学性能参见表1。
表1模具钢粉末基本力学性能
热处理状态 洛氏硬度 抗拉强度/MPa 延伸率/％
成形态 34.3-35.5 1102 14.0
热处理态 54.33-55.6 1760 7.0
表1中的热处理态指的是对成形态试样依次进行退火处理和时效处理。其中退火处理的退火温度为900℃，退火时间为1h；时效处理的时效温度为500℃，时效时间为3h。表明了热处理能够显著提高成形态模具钢粉末的硬度和抗拉强度，降低延伸率，即经过热处理后，硬度和抗拉强度提升，塑性降低。
设定打印参数后开始3D打印，打印过程采用纯度为99.999％的氮气作为保护气体，得到镶块毛坯，该镶块毛坯留有0.5mm的加工余量。所述打印参数具体为：基板预热温度为250℃，激光扫描速度为150mm/s，激光功率为130W，焦点直径75μm，扫描间距为0.1mm，铺粉厚度为20μm。
打印完成后对镶块毛坯进行探伤检测，观察零件内部是否有裂纹缺陷。若存在裂纹缺陷，则该镶块毛坯作为报废件，若不存在裂纹缺陷，则进行下一步。
S3，对镶块毛坯依次进行退火处理和时效处理；退火处理具体为：退火温度为850±10℃，退火时间为3h；时效处理具体为：时效温度为575±10℃，时效时间为8h。
采用金相仪按GB/T6394-2002对热处理后的镶块毛坯进行金相检测，腐蚀剂为5％硝酸酒精，放大倍数为100，结果参见图3，检测试样表面无明显裂纹、气孔等缺陷，表明了镶块毛坯成型质量较好。
采用HVS-1000数显硬度计按GB/T230.1-2018测定热处理后的镶块毛坯的洛氏硬度，热处理后的镶块毛坯表面洛氏硬度为53.67HRC，符合技术要求，并且大于现有镶块通过热处理和氮化工艺处理后的洛氏硬度40HRC。
采用拉伸试验机按GB/T228-2002对热处理后的镶块毛坯进行拉伸性能测试，屈服极限为1613.3Mpa，抗拉强度为1960.7Mpa，伸长率为9.68％，界面收缩率为30.82％，弹性模量为206.79Mpa，符合模具冷却镶块的技术要求。
S4，精加工至成品尺寸，得到模具冷却镶块。具体为，在精加工前对镶块本体1关键尺寸进行测量并记录，然后按照技术要求，使用专用工装对镶块本体1进行装夹定位。再去除3D打印时预留的支撑结构，按模具装配要求加工成型部2底面。以成型部2底面作为基准，去除镶块本体1表面余量，加工精度≤±0.05。打磨成型部2的成型面，使其粗糙度≤Ra6.3。按连接孔22、进质通道的入口51和出质通道的出口61的连接要求预钻φ6.8底孔，检查孔径与孔深无误后，再攻M8螺纹孔，并检查螺纹孔，清理镶块本体。最后使用蓝光三维扫描仪进行成品尺寸检测，完成模具冷却镶块的制造。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模具冷却镶块，其特征在于：包括由增材制造工艺一体成型的镶块本体（1），所述镶块本体（1）包括成型部（2）和柄部（3），所述成型部（2）内水平设有C形冷却通道（4），该C形冷却通道（4）一开口与柄部（3）内的进质通道（5）连通，另一出口与柄部（3）内的出质通道（6）连通；
所述模具冷却镶块的制造方法包括如下步骤：
S1，对所述的模具冷却镶块进行三维建模，再将得到的三维模型进行切片处理；
S2，以模具钢粉末作为3D打印材料，设定打印参数后开始3D打印，得到镶块毛坯；所述模具钢粉末按重量百分比计包括如下组分：
11~13wt%的Cr，8.4~10.0wt%的Ni，1.3~1.7wt%的Mo，1.2~2.0wt%的Al，≤0.05wt%的C，≤0.4wt%的Mn，≤0.4wt%的Si，余量为Fe；
S3，对镶块毛坯依次进行退火处理和时效处理；
S4，精加工至成品尺寸，得到模具冷却镶块。
2.根据权利要求1所述的模具冷却镶块，其特征在于：所述镶块本体为缸盖燃烧室镶块，所述成型部（2）顶面为成型面（21），成型部（2）底面设有多个与模具本体连接的连接孔（22）。
3.根据权利要求1或2所述的模具冷却镶块，其特征在于：所述进质通道（5）和出质通道（6）与C形冷却通道（4）的开口连接处通过圆弧过渡。
4.根据权利要求1或2所述的模具冷却镶块，其特征在于：进质通道的入口（51）和出质通道的出口（61）设于柄部（3）侧壁，且所述进质通道的入口（51）和出质通道的出口（61）与镶块本体（1）外部的冷却管路连通。
5.根据权利要求1或2所述的模具冷却镶块，其特征在于：所述柄部（3）底面设有减重沉孔（7）。
6.根据权利要求1所述的模具冷却镶块，其特征在于：所述S1中的切片厚度为20μm；所述S2中的打印参数具体为：基板预热温度为250~300℃，激光扫描速度为150mm/s，激光功率为130W，焦点直径75μm，扫描间距为0.1mm，铺粉厚度与切片厚度相同。
7.根据权利要求1所述的模具冷却镶块，其特征在于，所述S3中退火处理具体为：退火温度为850±10℃，退火时间为3~3.5h；
时效处理具体为：时效温度为575±10℃，时效时间为7~8h。
8.根据权利要求1所述的模具冷却镶块，其特征在于，所述模具钢粉末按重量百分比计包括如下组分：
12.12wt%的Cr，9.1wt%的Ni，1.48wt%的Mo，1.7wt%的Al，0.013wt%的C，0.27wt%的Mn，0.054wt%的Si，余量为Fe。
CN202010340409.3A 2020-04-26 2020-04-26 一种模具冷却镶块及其制造方法 Active CN111496254B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010340409.3A CN111496254B (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种模具冷却镶块及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010340409.3A CN111496254B (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种模具冷却镶块及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111496254A CN111496254A (zh) 2020-08-07
CN111496254B true CN111496254B (zh) 2022-05-17

Family

ID=71874736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010340409.3A Active CN111496254B (zh) 2020-04-26 2020-04-26 一种模具冷却镶块及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111496254B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113634766B (zh) * 2021-08-10 2023-02-24 上海毅速激光科技有限公司 一种基于3d打印技术的模具镶件的制备方法
CN114507817A (zh) * 2022-01-20 2022-05-17 上海材料研究所 超低碳无钴高强耐蚀合金及其制备方法和应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007023152A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Gussform und damit hergestelltes Gussteil
CN103978189A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 中信戴卡股份有限公司 改进的模具冷却装置
CN204220967U (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 中信戴卡宁波轮毂制造有限公司 改进的低压水冷铸造模具
CN108179295B (zh) * 2017-12-28 2019-08-30 华中科技大学 一种增强型随形冷却模具铜的快速制造方法
JP6985940B2 (ja) * 2018-01-09 2021-12-22 山陽特殊製鋼株式会社 造形用のステンレス鋼粉末
CN108723208A (zh) * 2018-06-12 2018-11-02 苏州普热斯勒先进成型技术有限公司 热成型随形水路模具及其加工方法
CN110640110A (zh) * 2019-09-24 2020-01-03 苏州广型模具有限公司 一种冷却结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN111496254A (zh) 2020-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111496254B (zh) 一种模具冷却镶块及其制造方法
CN102941447B (zh) 一种螺栓的制造加工工艺
CN111451309B (zh) 一种异型方管的热挤压模具及热挤压整体成型方法
US7069897B2 (en) Forged piston for internal combustion engine and manufacturing method thereof
CN102962425A (zh) 一种倾斜油缸缸体的制备方法
JP2009072798A (ja) 金型
CN113319292B (zh) 基于激光选区熔化成形的钽钨合金制备工艺及钽钨合金
CN102766803A (zh) 一种台阶轴用材料合金工具钢5CrNiMo自由锻加工工艺
CN112935708A (zh) 一种超大型轮带锻件制造工艺
CN110576299A (zh) 一种精密短行程整体活塞加工方法
KR101250852B1 (ko) 다이캐스팅용 베릴륨동 합금 플런저 팁 및 그 제조 방법
CN108746375B (zh) 一种基于电弧增材与激光熔覆制备热冲压模具镶块的方法
CN102672433B (zh) 一种锥环形球冠状钢质工件的制造方法
CN108311622A (zh) 汽车发动机内真空发生器转子成型方法
CN111167872A (zh) 一种6061铝合金管材的生产工艺及挤压模具
CN108942105B (zh) 一种热冲压成形模具镶块的制备方法
CN111005025B (zh) 一种汽车气门模具用耐高温磨损涂层的制备方法
CN211707749U (zh) 耐用的挤压模模体
CN110016584B (zh) 一种线材及其制备方法
CN210093072U (zh) 一种转子铸铝中套模
CN111647843A (zh) 一种板材制造空心砖模复合热处理工艺
CN111101044A (zh) 一种铸铝模具的成型方法
CN213888109U (zh) 一种半固态铸造成型装置
CN110834075A (zh) 一种发动机缸体型腔模具加工工艺
CN111230430A (zh) 一种轮毂锻件前模的制造工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant