CN111922623A

CN111922623A - 一种锌基合金冲压模具的养护方法

Info

Publication number: CN111922623A
Application number: CN202010787857.8A
Authority: CN
Inventors: 黎福胜
Original assignee: Hexian Buji Zhenxing Standard Parts Factory
Current assignee: Hexian Buji Zhenxing Standard Parts Factory
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2020-11-13

Abstract

本发明涉及模具加工技术领域，公开了一种锌基合金冲压模具的养护方法，经过物理打磨以及酸蚀处理后，采用激光喷涂加工工艺将合金以及碳化硅成分均匀分散至模具表面，通过热处理铸造成型，不仅提高了模具表面的力学性能，而且提高了型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合性能，和现有的养护方法相比，降低了能源消耗和环境污染，极大的延长模具的使用寿命，而且使模具的生产性能大幅提高。

Description

一种锌基合金冲压模具的养护方法

技术领域

本发明属于模具加工技术领域，具体涉及一种锌基合金冲压模具的养护方法。

背景技术

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。在冲压模具中，使用了各种金属材料和非金属材料，主要有碳钢、合金钢、铸铁占、铸钢、硬质合金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。制造模具的材料，要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形(或少变形)及淬火时不易开裂等性能。

在现代工业中，模具是工业发展的重要条件，产品的生产在的很多时候都是依赖于模具加工的，维护保养方法对于模具品质有极其重要的影响，模具的结构越复杂，精度越高，养护起来就越困难，为了保证压制产品的质量，养护工作必须要精细有效。现有针对锌基合金冲压模具的养护处理方法依然十分粗糙，不仅消耗了人力物力，起到的养护作用还非常有限。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种锌基合金冲压模具的养护方法，不仅提高了锌基合金冲压模具表面的力学性能，而且提高了型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合性能，和现有的养护方法相比，降低了能源消耗和环境污染，极大的延长模具的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锌基合金冲压模具的养护方法，对锌基合金冲压模具表面进行维护处理，具体的，包括以下工艺步骤：

（1）使用水磨砂纸和金相砂纸对模具进行逐级打磨，打磨至露出金属光泽即可，然后进行抛光，抛光时间为2.5-2.8分钟，抛光温度为37-40℃，用混合酸进行侵蚀，酸侵蚀时间为5-10秒，立即将模具完全浸沒于质量浓度为70-80%的丙酮溶液中，启动振动机震动清洗10-20分钟，取出在80-90℃下烘制3-5小时；

（2）配制基体合金粉末，粒径为30-40微米，其中锌所占质量百分比为30-40%，铁占15-20%，铬占10-15%，锆占5-7%，锰占4-6%，剩余为镁，以粒度大小为20-30目的碳化硅颗粒作为增强体，将二者放入高能球磨机中进行球墨混料，混合比例为20-30：1，转速为250-270转/分钟，混料时间为3-4小时；

（3）将球磨混合料进行激光喷涂加工，均匀喷涂在烘干的模具上，形成厚度为15-25微米厚的膜层，然后对模具进行热处理，将冲压模具在550-580℃下加热40-60分钟，保温1-2小时，进行水淬，降温至70-90℃，然后在低频炉中加热至180-220℃，保温9-11小时，自然风下冷却至室温即可。

作为对上述方案的进一步描述，养护间隔时间根据使用频率来定，模具连续使用下，每隔3-4个月进行一次养护。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中所述的混合酸各成分所占质量百分比为：质量浓度为7.2-7.5%的水解聚马来酸酐水溶液占20-25%、质量浓度为12-15%的硫酸占3-5%、质量浓度为6.5-7.5%的磷酸占4-6%、质量浓度为2.2-2.7%的油酸占30-40%、剩余为质量浓度为1.2-1.6%的氢氟酸。

作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）中抛光使用的抛光液由以下重量份的组分制成：硼酸钠14-15份、次氯酸钠11-13份、二烷基对苯二胺18-20份、十二烷基苯磺酸钠13-15份、聚丙烯酸钠16-18份、氮化硅4-6份、活性炭2-4份、松油40-60份、水70-80份。

作为对上述方案的进一步改进，步骤（3）中水淬降温速度控制在16-22℃/分钟范围。

本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有锌基合金冲压模具养护不到位，且模具性能发挥受到影响的问题，本发明提供了一种锌基合金冲压模具的养护方法，经过物理打磨以及酸蚀处理后，采用激光喷涂加工工艺将合金以及碳化硅成分均匀分散至模具表面，通过热处理铸造成型，不仅提高了模具表面的力学性能，而且提高了型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合性能，和现有的养护方法相比，降低了能源消耗和环境污染，极大的延长模具的使用寿命，而且使模具的生产性能大幅提高，解决了锌基冲压模具在长期高效的使用过程中，由于耐磨性和抗腐蚀性较差，引起模具表面极易形成凹槽、拉痕、砂眼等质量缺陷，减少了模具的维修时间，提高了锌基合金冲压设备的利用率，有效改善锌基合金冲压模具使用性能，延长高频率使用下的寿命长度，不仅降低了资源消耗，还节省了企业成本，具有广泛的应用前景，为新型耐磨、抗冲击性材料的研究奠定了基础。

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

S1：使用水磨砂纸和金相砂纸对模具进行逐级打磨，打磨至露出金属光泽即可，然后进行抛光，抛光时间为2.5分钟，抛光温度为37℃，用混合酸进行侵蚀，酸侵蚀时间为5秒，立即将模具完全浸沒于质量浓度为70%的丙酮溶液中，启动振动机震动清洗10分钟，取出在80℃下烘制3小时；

S2：配制基体合金粉末，粒径为30微米，其中锌所占质量百分比为30%，铁占15%，铬占10%，锆占5%，锰占4%，剩余为镁，以粒度大小为20目的碳化硅颗粒作为增强体，将二者放入高能球磨机中进行球墨混料，混合比例为20：1，转速为250转/分钟，混料时间为3小时；

S3：将球磨混合料进行激光喷涂加工，均匀喷涂在烘干的模具上，形成厚度为15微米厚的膜层，然后对模具进行热处理，将冲压模具在550℃下加热40分钟，保温1小时，进行水淬，降温至70℃，然后在低频炉中加热至180℃，保温9小时，自然风下冷却至室温即可。

更优地，养护间隔时间根据使用频率来定，模具连续使用下，每隔3个月进行一次养护。

进一步的，步骤（1）中所述的混合酸各成分所占质量百分比为：质量浓度为7.2%的水解聚马来酸酐水溶液占20%、质量浓度为12%的硫酸占3%、质量浓度为6.5%的磷酸占4%、质量浓度为2.2%的油酸占30%、剩余为质量浓度为1.2%的氢氟酸。

进一步的，步骤（1）中抛光使用的抛光液由以下重量份的组分制成：硼酸钠14份、次氯酸钠11份、二烷基对苯二胺18份、十二烷基苯磺酸钠13份、聚丙烯酸钠16份、氮化硅4份、活性炭2份、松油40份、水70份。

进一步的，步骤（3）中水淬降温速度控制在16-22℃/分钟范围。

实施例2

S1：使用水磨砂纸和金相砂纸对模具进行逐级打磨，打磨至露出金属光泽即可，然后进行抛光，抛光时间为2.6分钟，抛光温度为38℃，用混合酸进行侵蚀，酸侵蚀时间为8秒，立即将模具完全浸沒于质量浓度为75%的丙酮溶液中，启动振动机震动清洗15分钟，取出在85℃下烘制4小时；

S2：配制基体合金粉末，粒径为35微米，其中锌所占质量百分比为35%，铁占18%，铬占12%，锆占6%，锰占5%，剩余为镁，以粒度大小为25目的碳化硅颗粒作为增强体，将二者放入高能球磨机中进行球墨混料，混合比例为25：1，转速为260转/分钟，混料时间为3.5小时；

S3：将球磨混合料进行激光喷涂加工，均匀喷涂在烘干的模具上，形成厚度为20微米厚的膜层，然后对模具进行热处理，将冲压模具在560℃下加热50分钟，保温1.5小时，进行水淬，降温至80℃，然后在低频炉中加热至190℃，保温10小时，自然风下冷却至室温即可。

更优地，养护间隔时间根据使用频率来定，模具连续使用下，每隔3.5个月进行一次养护。

进一步的，步骤（1）中所述的混合酸各成分所占质量百分比为：质量浓度为7.3%的水解聚马来酸酐水溶液占22%、质量浓度为13%的硫酸占4%、质量浓度为7.0%的磷酸占5%、质量浓度为2.5%的油酸占35%、剩余为质量浓度为1.4%的氢氟酸。

进一步的，步骤（1）中抛光使用的抛光液由以下重量份的组分制成：硼酸钠14.5份、次氯酸钠12份、二烷基对苯二胺19份、十二烷基苯磺酸钠14份、聚丙烯酸钠17份、氮化硅5份、活性炭3份、松油50份、水75份。

实施例3

S1：使用水磨砂纸和金相砂纸对模具进行逐级打磨，打磨至露出金属光泽即可，然后进行抛光，抛光时间为2.8分钟，抛光温度为40℃，用混合酸进行侵蚀，酸侵蚀时间为10秒，立即将模具完全浸沒于质量浓度为80%的丙酮溶液中，启动振动机震动清洗20分钟，取出在90℃下烘制5小时；

S2：配制基体合金粉末，粒径为40微米，其中锌所占质量百分比为40%，铁占20%，铬占15%，锆占7%，锰占6%，剩余为镁，以粒度大小为30目的碳化硅颗粒作为增强体，将二者放入高能球磨机中进行球墨混料，混合比例为30：1，转速为270转/分钟，混料时间为4小时；

S3：将球磨混合料进行激光喷涂加工，均匀喷涂在烘干的模具上，形成厚度为25微米厚的膜层，然后对模具进行热处理，将冲压模具在580℃下加热60分钟，保温2小时，进行水淬，降温至90℃，然后在低频炉中加热至220℃，保温11小时，自然风下冷却至室温即可。

更优地，养护间隔时间根据使用频率来定，模具连续使用下，每隔4个月进行一次养护。

进一步的，步骤（1）中所述的混合酸各成分所占质量百分比为：质量浓度为7.5%的水解聚马来酸酐水溶液占25%、质量浓度为15%的硫酸占5%、质量浓度为7.5%的磷酸占6%、质量浓度为2.7%的油酸占40%、剩余为质量浓度为1.6%的氢氟酸。

进一步的，步骤（1）中抛光使用的抛光液由以下重量份的组分制成：硼酸钠15份、次氯酸钠13份、二烷基对苯二胺20份、十二烷基苯磺酸钠15份、聚丙烯酸钠18份、氮化硅6份、活性炭4份、松油60份、水80份。

所述锌基合金冲压模具用锌合金的组分及其质量百分比为：铝5%%、镁0.03%、铜1%、稀土0.05%、硼0.01%、锆0.05%、铋0.03%，余量为锌。

对照组使用中国发明公开号为CN201410167927.4公开的一种锌合金表面处理方法代替实施例的模具处理方法，其余保持不变。

一、性能实验

使用本发明实施例1-3和对照组的方法处理锌基合金冲压模具材料，制备锌基合金冲压模具试样，试样长宽厚分别为220毫米、130毫米、15毫米，每组选择5个试样，分别进行处理，采用GB/T 37782-2019标准测定试样性能变化，比较本发明所述处理方法和对照组对于模具材料性能的影响，保持试验中无关变量一致，统计有效平均值（实验前利用统计学方法进行试验设计，然后进行试验并记录试验数据，分析得到试验结果，过程中充分利用统计学工具对结果加以最大程度的解释），结果如下表所示：

项目	布氏硬度（HB）	断裂强度（MPa）	疲劳强度提高（%）
				实施例1	154	390	11.2
实施例2	156	393	11.3
				实施例3	155	391	11.2
对照组	142	332	对照

本发明解决了锌基冲压模具在长期高效的使用过程中，由于耐磨性和抗腐蚀性较差，引起模具表面极易形成凹槽、拉痕、砂眼等质量缺陷，减少了模具的维修时间，提高了锌基合金冲压设备的利用率，有效改善锌基合金冲压模具使用性能，延长高频率使用下的寿命长度，不仅降低了资源消耗，还节省了企业成本，具有广泛的应用前景，为新型耐磨、抗冲击性材料的研究奠定了基础。

Claims

1.一种锌基合金冲压模具的养护方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）使用水磨砂纸和金相砂纸对模具进行逐级打磨，打磨至露出金属光泽即可，然后进行抛光，用混合酸进行侵蚀，酸侵蚀时间为5-10秒，立即将模具完全浸沒于质量浓度为70-80%的丙酮溶液中，启动振动机震动清洗10-20分钟，取出在80-90℃下烘制3-5小时；

2.如权利要求1所述一种锌基合金冲压模具的养护方法，其特征在于，养护间隔时间根据使用频率来定，模具连续使用下，每隔3-4个月进行一次养护。

3.如权利要求1所述一种锌基合金冲压模具的养护方法，其特征在于，步骤（1）所述抛光时间为2.5-2.8分钟，抛光温度为37-40℃。

4.如权利要求1所述一种锌基合金冲压模具的养护方法，其特征在于，步骤（1）中抛光使用的抛光液由以下重量份的组分制成：硼酸钠14-15份、次氯酸钠11-13份、二烷基对苯二胺18-20份、十二烷基苯磺酸钠13-15份、聚丙烯酸钠16-18份、氮化硅4-6份、活性炭2-4份、松油40-60份、水70-80份。

5.如权利要求1所述一种锌基合金冲压模具的养护方法，其特征在于，步骤（1）中所述的混合酸各成分所占质量百分比为：质量浓度为7.2-7.5%的水解聚马来酸酐水溶液占20-25%、质量浓度为12-15%的硫酸占3-5%、质量浓度为6.5-7.5%的磷酸占4-6%、质量浓度为2.2-2.7%的油酸占30-40%、剩余为质量浓度为1.2-1.6%的氢氟酸。

6.如权利要求1所述一种锌基合金冲压模具的养护方法，其特征在于，所述步骤（3）中水淬降温速度控制在16-22℃/分钟范围。