[发明专利]一种模具的表面复合强化方法

说明书

技术领域

本发明属于模具表面强化技术领域，涉及一种表面强化方法，尤其是一种模具的 表面复合强化方法。

背景技术

模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精 度、力学性能(如强度等)、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环 节。在我国，由于模具在使用过程中的磨损、机械损伤和铸造过程中存在缺陷，容易产生不 合格品和模具失效，每年造成的经济损失达数十亿人民币。因此，必须对模具进行修复和表 面强化。国家专利局公开的“模具的激光修复方法”申请公开号：CN104762617A。该发明对 待修复的扩口模的表面采用激光熔覆的方式形成堆焊层。然而，采用激光熔覆的方法对模 具进行修复与表面强化。但是，激光熔覆方法存在效率低、强度低、熔覆层易开裂和成本极 高等问题。

目前，模具修复与表面强化的方法通常还有：(1)电镀：具有工艺成熟、成本较低 等优点，但是不足之处是镀层较薄，与模具的结合力差，外形损坏较大的部位难于修复以及 对环境有污染。(2)堆焊：常用的堆焊方法有钎焊、电弧焊、气体保护焊、等离子弧焊等，堆 焊时，热量输入大，导致模具热影响区大且易变形。(3)热喷涂：工艺简单，但涂层易产生气 孔，以及存在涂层与模具之间结合强度低等缺点。

因此，对模具的破损部件进行修复以及对模具进行表面强化，进而提高模具的使 用寿命是模具制造及使用过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种模具的表面复合强化方法，将感应熔 涂技术和滚压硬化技术结合在一起，在模具待强化部位制备一层镍基或铁基或钴基合金涂 层，既使涂层与基体之间形成强冶金结合，有效地避免了涂层剥落，又显著提高了模具的硬 度、耐磨性、耐蚀性以及抗高温氧化性能，使其力学性能得到显著强化，使用寿命得到极大 地提升，显著降低了模具使用和运行成本，达到模具表面强化之目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种模具的表面复合强化方法，包括以下步骤：

1)对模具非涂覆部位进行工装保护，使非涂覆部位避免喷砂破坏；

2)对模具待强化表面进行喷砂洁净粗糙化处理，使待涂覆部位表面除油除锈，并粗糙 化，达到sa3.2的要求；喷砂处理中，所用砂为棕刚玉或金刚砂，其颗粒粒度为14~30目；

3)采用镍基自熔性合金合金粉末或钴基自熔性合金粉末，采用火焰喷涂工艺，对待涂 覆部位制备涂层；

4)对已形成涂层的部位进行预热感应熔涂，实现涂层与模具基体的冶金结合，使涂层 致密，并达到规定的涂层硬度；

5)采用滚压工艺，对涂层进行滚压硬化处理，使涂层硬度和致密性得到进一步提升；

6)后续精加工，达到规定的尺寸、精度、表面粗糙度等技术要求。

7)质检入库。

进一步，对于冷作模具，选取镍基自熔性合金粉末，粉末粒度：150~320目。根据涂 层硬度分类，凡属于经过感应熔涂形成的涂层硬度达HCR50~65之间镍基自熔性合金粉末均 可选用。

对于冷作模具中的冲裁模、冷挤压模、冷镦模、拉拔模、成型模，优先选用的镍基 自熔性合金成分为：C:0.5~1.1wt.%，Si:3.5~5.5wt.%，B:3.0~4.5wt.%,Cr:14~20wt.%，Fe: ≤17.wt.%，余量：Ni。

对于玻璃模具、塑料模具，因玻璃或塑料中含有硬质颗粒，要求承受耐磨粒磨损， 优先选用以含碳化钨的镍基自熔性合金粉末，其中，碳化钨占有镍基自熔性合金粉末的重 量百分比：30~50wt.%。

进一步，对于热作模具，选用的钴基合金粉末的粒度为150~320目，其成分：C:0.8~ 1.7wt.%，B:0.5~3.5wt.%，Si:1.5~4.5wt.%，Cr:16~20wt.%，Fe:≤15wt.%，Ni:10~29wt.%，余 量:Co。

进一步，精加工后涂层厚度为D=0.15~2mm，火焰喷涂后的涂层厚度D1=D*[1+(0.2~ 0.4)%]。

进一步，感应熔涂工艺分为三个步骤：

a)对已形成涂层的模具表面进行预热，预热温度范围：200~600℃；

b)对涂层进行重熔处理，对于镍基合金粉末，涂层重熔温度：900~1100℃；对于铁基和 钴基粉末，涂层重熔温度：1050~1200℃；