專利名稱：提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面處理工藝，尤其涉及一種模具表面處理工藝。
背景技術(shù)：
汽車生產(chǎn)的大批量和高精度的要求，決定無(wú)論是汽車?yán)渥髂＞哌€是熱作模具，一般均屬長(zhǎng)壽命模具。汽車模具生產(chǎn)工藝要求、技術(shù)含量高，導(dǎo)致高的生產(chǎn)成本，對(duì)冷作模具設(shè)計(jì)壽命都在幾十萬(wàn)，乃至上百萬(wàn)件，因而一般不會(huì)出現(xiàn)模具徹底報(bào)廢的事故，但為保持其生產(chǎn)產(chǎn)品的精度，模具需定期或不定期的維修，否則影響產(chǎn)品質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的模具維修手段是堆焊加打磨，這種方法只能保證模具的尺寸精度，不能保證硬度均勻和合理分布，更不能保持其加工精度，主要原因是焊接時(shí)的重熔造成模具局部自回火，硬度降低；另外焊接材料與母體材料存在差異。因此，未經(jīng)表面處理的覆蓋件模具一旦投入生產(chǎn)， 由于模具工作表面缺少有效的保護(hù)層，模具表面極易拉傷，這種傳統(tǒng)的修模方式不僅僅增加了模具的維修保養(yǎng)工作量，更重要的是影響生產(chǎn)進(jìn)程，而且還降低產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量(表面粗糙度、尺寸精度)；因此，如何通過(guò)表面處理的方法提高大型模具的使用壽命，降低維修頻率是迫在眉睫的問(wèn)題。在國(guó)外，大型覆蓋件模具均經(jīng)過(guò)表面處理，如表面火焰淬火、表面感應(yīng)淬火、表面滲氮、表面鍍鉻、物理氣相沉積PVD、表面電刷鍍、表面激光淬火等。在眾多的模具表面處理工藝中，各個(gè)國(guó)家和廠家均有其特定的表面處理工藝，并根據(jù)模具大小、工作條件、要求高低、制造或維護(hù)為目的的不同來(lái)選擇不同的工藝。它們可概括地分為三類第一類，通過(guò)相變改變模具表層組織，獲得高硬度，如火焰淬火、感應(yīng)熱處理、激光熱處理等。這類方法的特點(diǎn)是，不改變模具表面的化學(xué)成分，僅通過(guò)加熱-冷卻相變達(dá)到提高硬度的目的，方法簡(jiǎn)單。但有其局限性，很大程度上硬度取決于模具的化學(xué)成分及原始組織。第二類，在模具表面采用鍍覆或涂層方法獲得高硬度，其特征是表面高硬度層主要是通過(guò)物理方法獲得，如電鍍Cr、刷鍍、PVD沉積、CVD沉積等。這類方法的最大問(wèn)題是表面硬化層與基體的結(jié)合力相對(duì)較差。第三類，采用擴(kuò)散的方法改變模具表層的化學(xué)成分和組成相，達(dá)到提高表面硬度的目的，如滲碳、滲氮、滲硼、滲金屬等。近年來(lái)，現(xiàn)代表面處理技術(shù)在模具制造業(yè)中的應(yīng)用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)，許多高等院校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)均投入了大量的科研力量從事模具的表面處理研究，均有針對(duì)性地獲得良好的效果，但不具備通用性，主要表現(xiàn)在同樣的處理工藝、同類的模具，其壽命相差很大，其原因是工藝裝備及工藝的落后，處理質(zhì)量相差太大，因此，國(guó)內(nèi)模具表面處理技術(shù)還處于相對(duì)落后的水平。由于處理質(zhì)量的不穩(wěn)定，我國(guó)模具制造業(yè)采用表面處理技術(shù)相對(duì)較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝。本發(fā)明的提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，對(duì)于鑄鐵材料模具，模具的壓邊圈部位采用等離子氮化來(lái)提高耐磨性和增強(qiáng)潤(rùn)滑能力，模具的關(guān)鍵成形部位采用感應(yīng)熱處理來(lái)提高硬度，以確保零件的精度，感應(yīng)熱處理采用移動(dòng)式感應(yīng)熱處理設(shè)備，移動(dòng)式感應(yīng)熱處理設(shè)備的工藝參數(shù)選定為加熱頻率IOkHz 25kHz，SV850°C 950°C，AT 30°C 70°C， A11850°C 900°C，A12900°C 950°C，P 60% 80%，I Os, D Os，移動(dòng)速度為 3 IOmm/
So所述的提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，等離子氮化的過(guò)程是在抽爐內(nèi)真空、對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱處理、然后升溫至一恒定溫度、并在該恒定溫度下進(jìn)行等離子氮化處理、等離子氮化處理后進(jìn)行降溫處理、最后將模具出爐，其中在該恒定溫度下進(jìn)行等離子氮化處理的溫度范圍是500°C到580°C的區(qū)域，并且氣壓范圍在300 到 IOOOPa 之間。本發(fā)明的提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，對(duì)于模具材料選用冷作模具材料的模具，采用復(fù)合等離子硫氮碳共滲和物理氣相沉積結(jié)合的復(fù)合表面處理工藝，模具的壓邊圈部位采用復(fù)合等離子硫氮碳共滲來(lái)提高材料的耐磨性和抗擦傷性，同時(shí)大幅度降低模具與板料之間的摩擦系數(shù)；模具的關(guān)鍵成形部位，采用物理氣相沉積工藝來(lái)改善模具工作時(shí)的潤(rùn)滑條件和耐粘著性能，同時(shí)強(qiáng)化模具表面，提高模具耐磨性，其中物理氣相沉積處理的工藝參數(shù)為氣體氛圍是氮?dú)?體例比例55% -80% )和氬氣混合氣體，Cr靶偏流恒定為 5A，基體偏壓 /Mo 靶偏流選為 60V/1A、60V/2A、60V/3A、60V/5A、45V/5A 或 75V/5A。所述的表面處理復(fù)合工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，復(fù)合等離子硫氮碳共滲的處理氣氛配比(體積比例) NH3在1 10到1 5之間，處理溫度在200°C-500°c。所述的表面處理復(fù)合工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述關(guān)鍵成形部位為圓角部位。本發(fā)明采用前述技術(shù)方案解決汽車大型冷沖壓模具在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的刃口鈍化、棱角變圓、表面溝痕、剝落粘膜等影響沖壓件質(zhì)量的磨損失效問(wèn)題，能大幅度提高模具使用壽命。


圖1是等離子氮化處理工藝步驟的示意圖。
具體實(shí)施例方式模具材料選用鑄鐵材料的模具，采用感應(yīng)熱處理和等離子氮化結(jié)合的復(fù)合表面處理工藝，模具的壓邊圈部位采用等離子氮化來(lái)提高耐磨性和增強(qiáng)潤(rùn)滑能力；模具的關(guān)鍵成形部位，如圓角部位，采用感應(yīng)熱處理來(lái)提高硬度，從而確保零件的精度。模具材料選用冷作模具材料的模具，采用復(fù)合等離子硫氮碳共滲和物理氣相沉積(PVD)結(jié)合的復(fù)合表面處理工藝，模具的壓邊圈部位采用復(fù)合等離子硫氮碳共滲來(lái)提高材料的耐磨性和抗擦傷性，同時(shí)大幅度降低模具與板料之間的摩擦系數(shù)；模具的關(guān)鍵成形部位，如圓角部位采用物理氣相沉積技術(shù)(PVD)來(lái)改善模具工作時(shí)的潤(rùn)滑條件和耐粘著性能，同時(shí)強(qiáng)化模具表面，提高模具耐磨性。實(shí)施例1一種副車架模具的模具材料為鑄態(tài)GGG70L(—種球鐵材料)，其化學(xué)成分如表1所示
權(quán)利要求
1.提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，其特征在于，對(duì)于鑄鐵材料模具，模具的壓邊圈部位采用等離子氮化來(lái)提高耐磨性和增強(qiáng)潤(rùn)滑能力，模具的關(guān)鍵成形部位采用感應(yīng)熱處理來(lái)提高硬度，以確保零件的精度，感應(yīng)熱處理采用移動(dòng)式感應(yīng)熱處理設(shè)備，移動(dòng)式感應(yīng)熱處理設(shè)備的工藝參數(shù)選定為加熱頻率IOkHz 25kHz，SV850°C 950°C，AT 30°C 70°C， All 850°C 900°C，A12 900°C 950°C，P 60% 80%，I Os,D Os，移動(dòng)速度為 3 IOmm/
2.如權(quán)利要求1所述的提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，其特征在于，等離子氮化的過(guò)程是在抽爐內(nèi)真空、對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱處理、然后升溫至一恒定溫度、并在該恒定溫度下進(jìn)行等離子氮化處理、等離子氮化處理后進(jìn)行降溫處理、最后將模具出爐，其中在該恒定溫度下進(jìn)行等離子氮化處理的溫度范圍是500°C到580°C的區(qū)域，并且氣壓范圍在300Pa 到IOOOPa之間。
3.提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，其特征在于，對(duì)于模具材料選用冷作模具材料的模具，采用復(fù)合等離子硫氮碳共滲和物理氣相沉積結(jié)合的復(fù)合表面處理工藝，模具的壓邊圈部位采用復(fù)合等離子硫氮碳共滲來(lái)提高材料的耐磨性和抗擦傷性，同時(shí)大幅度降低模具與板料之間的摩擦系數(shù)；模具的關(guān)鍵成形部位，采用物理氣相沉積工藝來(lái)改善模具工作時(shí)的潤(rùn)滑條件和耐粘著性能，同時(shí)強(qiáng)化模具表面，提高模具耐磨性，其中物理氣相沉積處理的工藝參數(shù)為氣體氛圍是氮?dú)?體例比例55% -80% )和氬氣混合氣體，Cr靶偏流恒定為 5A，基體偏壓 /Mo 靶偏流選為 60V/1A、60V/2A、60V/3A、60V/5A、45V/5A 或 75V/5A。
4.如權(quán)利要求3所述的表面處理復(fù)合工藝，其特征在于，復(fù)合等離子硫氮碳共滲的處理氣氛配比(體積比例) NH3在1 10到1 5之間，處理溫度在200°C _500°C。
5 如權(quán)利要求1或2所述的提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，其特征在于，所述關(guān)鍵成形部位為圓角部位。
全文摘要
本發(fā)明提高沖壓模具壽命的表面處理復(fù)合工藝，其特征在于，對(duì)于鑄鐵材料模具，模具的壓邊圈部位采用等離子氮化來(lái)提高耐磨性和增強(qiáng)潤(rùn)滑能力，模具的關(guān)鍵成形部位采用感應(yīng)熱處理來(lái)提高硬度，以確保零件的精度，感應(yīng)熱處理采用移動(dòng)式感應(yīng)熱處理設(shè)備，移動(dòng)式感應(yīng)熱處理設(shè)備的工藝參數(shù)選定為加熱頻率10kHz～25kHz，SV 850℃～950℃，AT 30℃～70℃，Al1 850℃～900℃，Al2 900℃～950℃，P 60％～80％，I 0s，D 0s，移動(dòng)速度為3～10mm/s。
文檔編號(hào)C23F17/00GK102560504SQ20101058790
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者吳曉春, 孫文娟, 曹韻牧, 邵嚴(yán), 鄭海鈞, 陳敏, 陶立民, 馬棟柱 申請(qǐng)人:上海匯眾汽車制造有限公司