[发明专利]一种提高模具自脱模性能的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具表面加工处理工程领域，尤其是对模具表面进行处理以提高模具自脱模性能的处理方法。

背景技术

模具是工业生产中不可缺少的重要工艺装备，汽车、摩托车对模具的依赖比重很大。世界各国的制造业为降低产品成本、提高产品质量和生产效率，改善材料利用率，节约能源，广泛的采用各种模具成形工艺代替传统的切削加工工艺，因而，模具得到了迅速发展和广泛的应用。

模具的工作条件日益苛刻，若润滑不良会产生锻件或铸件与模具接触，这时往往会因粘模而使产品脱模困难；热固性塑料热压模也往往因在高温、高压及化学物质的作用下易使模具表面被腐蚀而发生粘模，这些将严重影响模具的使用寿命，它不仅影响产品质量，而且还影响生产率和成本。传统的提高模具脱模性的方法是在实际生产中喷涂脱模剂，脱模剂的喷涂虽然提高了产品与模具之间的脱模性，但同时脱模剂会对产品、模具、环境造成不同程度的污染。而且这些操作相应的会降低生产效率，增加人工成本。因此提高模具的脱模性能，从而提高模具的使用寿命受到了广泛的重视和研究。

如果能够将模具表面进行强化处理，在模具表面产生一种与基体和产品性能相差较大的保护模，提高模具的表面能，增大模具表面水接触角，减少产品与模具材料的粘接性，起到产品与模具的隔离作用，从而提高模具脱模性能。本发明提出利用电子束加工工艺方法提高模具自脱模性能。

传统提高脱模性的方法及存在问题：

为了最大限度地提高生产效率，要使模具成型条件最佳化，必须最大限度地延长模具使用周期，但在通常情况下这也是很难实现的。在实际生产中常采取在模具表面上喷涂脱模剂，目的是在模具表面形成一层隔离层，减少产品与模具材料的粘接性，从而提高脱模性能。

脱模剂的喷涂虽然提高了脱模性，但在使用过程中存在以下几方面的问题：(1)脱模剂会粘附在产品的表面；(2)容易产生凝聚不良现象；(3)污染模具，污染环境。由脱模剂引起的凝聚物在模具内长期滞留，经长时间高温烘烤，脱模剂将产生热分解，一部分有害物扩散到空气中污染空气，一部分残留物将变成非常硬的污染物积存在模具里，污染模具。

近年来，利用脉冲高能密束进行金属材料表面强化处理得到了迅速发展。当高能量密度的电子束作用到材料表面时，大量的能量会在短时间里沉积在材料表面的薄层中，被加热层的温度迅速升高，以至导致熔化、汽化等现象。同时，由热膨胀引起的动态应力也会在整个材料中产生强烈作用。当输入能量结束时，工件表面会急速冷却。经过这几个过程的综合作用，材料表面层的性质会发生明显地变化。这样就可以使材料表面具有用常规方法难以达到的物理、化学及力学性能。

电子束表面合金化就是在工件表面涂上一薄层其它材料，在高能束作用下形成表面局部区域的冶炼，得到新的合金，从而达到表面合金化的目的。由于电子束合金化是涂覆的金属粉末与基体金属之间的一个重新冶炼过程，因此合金的附着力强，稳定性好，不易剥落。另外，合金层可具有一些特殊的性能，如高硬度、高耐磨、强抗蚀、耐摩性等，提高材料表面硬度，粗糙度，材料表面能提高，接触角增大，使材料表面脱模性能得到提高。利用电子束加工进行模具表面强化提高模具自脱模性能的方法，目前还没有人做相关研究，也未检索到相关报道。

发明内容

针对现有脱模工艺技术存在的不足，本发明提供一种采用电子束加工方法对模具表面或模具型腔表面进行处理方法，以显著提高模具自脱膜性能。本发明的目的是利用电子束加工实现模具表面合金化，从而在模具表面形成一层合金化保护膜——表面脱模层，提高模具材料表面能和接触角，防止产品与模具的粘接，使得模具具有自脱模性能；不用传统的脱模剂，能避免脱模剂污染空气，污染模具。

本发明的技术方案：一种提高模具自脱模性能的处理方法，包括如下步骤：

一、表面预处理：对模具表面或模具型腔表面进行预处理，除掉包括油污和锈蚀在内的杂质；

二、合金粉末选择：根据模具基体材料的性能、工作温度范围，选择合适的粉末状的合金材料；

三、合金粉末预涂覆：将所选用的合金粉末用热喷涂或粘结的方法均匀涂覆在模具表面或模具型腔表面；

四、强流脉冲电子束合金化处理：用强流脉冲电子束照射模具成形表面，使模具成形表面的合金粉末在电子束能量照射下熔化，电子束照射过后，模具表层的合金材料进行重新冶炼，使上、下模具成形表面得到表面脱模层。

五、合金化后处理：在电子束合金化处理后对模具进行热处理，防止模具基体材料热影响区发生比容增大的马氏体相变而诱发合金层裂纹，减少基材与合金化层间的温差以降低合金化层冷缩中所产生的应力。