[发明专利]一种压铸模具表面强化和修复再制造的方法

说明书

一种压铸模具表面强化和修复再制造的方法，其步骤是：制作实心结构的电火花电极；调整电火花工艺参数；对模具表面进行电火花沉积强化和修复；对模具表面的电火花沉积层进行加工，即得到经过电火花表面处理的压铸模具。本发明提出采用特殊材料的合金电极，利用气体电火花沉积技术，能够方便地对压铸模具的表面进行处理，将具有耐磨、耐氧化、耐热疲劳的成分通过电极与基体的电火花放电而牢固地沉积在模具上，从而在压铸模具表面形成具有耐磨、抗热裂和抗热疲劳的沉积强化层，这样既可以有效地提高压铸模具的使用寿命，也可以对表面局部损坏的模具进行修复再制造。而且，本发明的工艺简单，操作方便，可靠性高。

技术领域

本发明涉及压铸模具表面沉积层的电火花制造方法，具体是涉及一种采用电火花表面放电工艺进行压铸模具表面强化和缺陷修补再制造的方法。

背景技术

压铸模具是将熔融的金属（如铝合金、镁合金、锌合金和铜合金等）在压力作用下，高速度注入型腔并迅速填满，并快速冷却形成铸件的关键核心部件，工作条件十分恶劣，极易产生磨损和热疲劳裂纹。为了提高模具的抗热疲劳性能，提高模具寿命，采取的措施主要从三个方面入手：①优化热作模具材料的化学成分；②改善热作模具材料的制备工艺；③对热作模具进行表面强化处理。其中从材料成分和制备工艺角度提升模具的使用寿命已经达到比较成熟的阶段，进一步提升的空间受到限制，因此对模具进行表面处理成为提高模具寿命研究的热点，其为影响模具寿命的重要因素之一。

表面强化技术有表面淬火、化学热处理等，还有一些新技术，如气相沉积技术，其中CVD法沉积温度高，涂层结合牢固而且对形状复杂或带有槽沟及孔的工件可进行均匀涂覆，加之TiC等涂层硬度高，耐磨性好，而且摩擦系数小,具有好的减摩性和抗咬合性,可提高模具的使用寿命。但由于CVD处理的温度较高，基体硬度也会随之降低，同时处理后还需进行淬火处理，会产生较大变形，因此不适用于高精度的模具处理。而PVD法不适合对有小孔、凹槽等复杂形状模具处理，且PVD设备成本较高，膜与基体结合强度较CVD差。离子注入技术是将注入元素的原子电离成离子，在获得较高速度后射入放在真空靶室中的工件表面的表面处理技术。由于注入离子是被高速强行注入的，所以不受基体金属中的扩散速率以及固溶度的限制，注入后既不改变模具基体表面的几何尺寸，又能形成与基体材料完全结合的表面合金，和模具的结合性比较好。但是离子注入技术注入层较薄、小孔处理困难、设备复杂昂贵，其应用也因此受到限制。

申请号为201010525967.3的中国专利申请，公开了一种超声电火花沉积修复方法，能够对模具和零部件失效表面进行修复，它是通过超声抛光能够对修复后的沉积层表面质量进行改善，通过超声电火花沉积能够对模具和零部件表面进行局部强化，通过反极性电火花加工能够实现模具和零部件表面多余材料的去除。然而，该发明的重点还是利用了电火花的传统功能，没有解决强化和增加寿命的问题。

申请号为201510125336.5的中国专利申请，公开了一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法，其目的是要解决现有在工件上制备热障涂层的方法需要价格昂贵的设备，提高了工件的成本的问题。此发明不但具有传统电火花沉积技术成本低、灵活性强的优势，同时还解决了电火花沉积无法制备陶瓷性质热障涂层的技术局限，可以在任意金属基体上沉积复合热障涂层。但其主要以制备陶瓷涂层为主，整个工艺是工件沉浸在电解液中，存在工艺随电解液浓度变化不稳定和废旧电解液回收而导致的环保问题。

申请号为200810027459.5的中国专利申请，公开了一种超声冲击和电火花复合的方法，处理过程中工件表面产生塑性变形，随之进行的电火花放电使工件和冲击部件局部产生瞬时高温，达到短时熔融状态，使基体表面与工作介质或冲击部件中元素发生反应，得到与基体紧密冶金结合的表面膜，并具有沿深度方向呈梯度变化的残余压应力和晶粒细化效果。然而，该发明的强化激励是工件表面产生残余压应力和晶粒细化现象，这并不适用压铸的工况，不能对压铸模具起到强化作用。

发明内容