[发明专利]一种挤压铸造型腔表面强化方法

说明书

本发明公开了一种挤压铸造型腔表面强化方法，首先对挤压铸造型腔表面进行探伤、烘烤和擦拭预处理，待强化区域进行喷砂粗化处理，使其露出均质的金属本色，表面粗糙度控制在Ra6‑8微米；采用热喷涂工艺，挤压铸造铸型表面制备梯度热喷涂涂层；采用抛磨盘对喷涂区域进行打磨处理，使最终的喷涂涂层厚度控制在100‑300微米，粗糙度Ra＜0.4微米。经过本发明方法强化的挤压铸造型腔耐磨性得到提升，同时由于涂层的润滑脱黏效果，大幅减少铸造过程中脱模剂的使用，最终降低修模频率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种挤压铸造型腔表面强化方法，属于机械制造和表面工程领域。

背景技术

挤压铸造(又称液态模锻)，是一种既具有铸造特点，又类似模锻的新兴金属成形工艺。它是将一定量的被铸金属液直接浇注入涂有润滑剂的型腔中，并持续施加机械静压力，利用金属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的硬壳产生塑性变形，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，以获得无铸造缺陷的液态模锻制件。根据压力作用形式的不同，挤压铸造可分为直接挤压铸造和间接挤压铸造两大类。直接挤压工艺类似于金属模锻，压力直接施加于液态金属的整个面上；间接挤压工艺与压铸接近，压力通过浇道间接作用于液态金属上。

无论是直接挤压还是间接挤压铸造，都具有高压成形和凝固的工艺特点，对成形型腔表面耐磨性和脱附性提出更高要求。在实际应用中，采用型腔选材、热处理和时效，配合水性脱模剂的大量使用，能够较好的缓解型腔磨损问题，一定程度上延长型腔的使用寿命。但是，尽管采用了上述方法，挤压铸造型腔的修模频率让然偏高，影响产线生产效率。另一方面，大量使用的水性脱模剂对产线环境造成不利影响，且增加了制造成本。

热喷涂是一种表面强化技术，是表面工程技术的重要组成部分，一直是我国重点推广的新技术项目。它是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。

热喷涂技术的技术特点包括：

1.基体材料不受限制，可以是金属和非金属，可以在各种基体材料上喷涂；

2.可喷涂的涂层材料极为广泛，热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料，如硬质合金、陶瓷、金属、石墨等；

3.喷涂过程中基体材料温升小，不产生应力和变形；

4.操作工艺灵活方便，不受工件形状限制，施工方便；

5.涂层厚度可以从0.01至几毫米；

6.涂层性能多种多样，可以形成耐磨、耐蚀、隔热、抗氧化、绝缘、导电、防辐射等具有各种特殊功能的涂层；

7.适应性强及经济效益好等优点。

将热喷涂技术应用在模具型腔表面由来已久，如引用专利1至引用专利4所述。

引用专利1。中国专利：CN201310247777.3，汽车模具表面的热喷涂改质处理方法，公开了一种模具表面热喷涂强化方法，加工对象为冲压模具，喷涂材料为金属陶瓷类材料。

引用专利2。中国专利：CN200810047136.2，热喷涂纳米复合陶瓷涂层塑料模具及其生产方法，公开了一种模具钢基体-粘结底层-纳米复合陶瓷涂层组成的表面强化方案。涂层的硬度高达HRC60-70，耐蚀性能优良。

引用专利3。中国专利：CN201010138207.7，一种采用热喷涂工艺快速制作滚塑成型模具的方法。在获得快速原型的基础上，通过在其表面实施锡合金涂层，电镀镍层，然后喷涂自结合涂层，喷涂足够厚度的锌铝合金层，最后去除型腔内填充物，获得要求的滚塑加工成型模具。