CN108746374B - 一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法 - Google Patents

一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法，包括如下步骤：a、在普通锻钢或铸钢基体上加工出随形冷却水道的下半部分形状；b、将与随形冷却水道形状相对应的已加工好的管道安置在步骤a所述的下半部分形状处；c、在镶块基体和管道表面上进行过渡层材料的电弧增材制造；d、在过渡层上二次电弧增材耐高温磨损的强化层材料；e、将电弧增材完毕后的模具镶块进行回火后缓冷处理；f、对冷却后的模具镶块进行机械加工，使模具表面形状和尺寸精度满足要求。本发明方法解决了随形冷却水道难以加工的问题，延长了模具的使用寿命，提高了模具的冷却效率，降低了模具制造成本。

Description

一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法
技术领域
本发明属于模具制备领域，具体涉及一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法。
背景技术
热冲压模具的设计在热冲压成形工艺中占有重要的地位，板料的成形和淬火均在热冲压模具中完成，热冲压模具冷却水道的设计质量直接影响着模具的冷却效果。传统的冷却水道通常为直线型水道，当热冲压件形状复杂时，热冲压模具冷却均匀性差，冷却效率低，影响最终产品的质量和生产效率。随形冷却水道是随模具型腔变化而变化的冷却水道，水道与模具型面的距离一致，冷却均匀性好，冷却效率高，然而现有的随形冷却水道的加工方法存在加工困难、制造成本高等问题。因此，寻求一种能解决随形冷却水道难以加工的问题，同时又能降低模具制造成本和提高模具寿命的热冲压成形模具制备的方法，成为了本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法，解决随形冷却水道加工困难的问题，而且该方法还能提高模具的使用寿命、降低模具的制造成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法，包括如下步骤：
a、在普通锻钢或铸钢基体上加工出随形冷却水道的下半部分形状；
b、将与随形冷却水道形状相对应的已加工好的管道安置在步骤a所述的下半部分形状处；
c、在所述基体和管道表面上进行过渡层材料的电弧增材制造；
d、在过渡层上二次电弧增材耐高温磨损的强化层材料；
e、将电弧增材完毕后的模具镶块进行回火后缓冷，消除残余应力；
f、对冷却后的模具镶块进行机械加工，使模具表面形状和尺寸精度满足要求。
进一步地，所述随形冷却水道的横截面为圆形、椭圆形或矩形。随形冷却水道可根据实际需要选择不同的形状，可以为横截面为圆形、椭圆形或矩形的形状，也可以为其他形状。
进一步地，所述管道为钢管或铜合金管。钢管和铜合金管传热性好，有利于提高冷却水道的冷却效率。
进一步地，所述过渡层材料电弧增材至模具工作表面下1~5mm。过渡层可选择热传导效率高、强度韧性处于基体和强化层之间的材料。
进一步地，所述强化层材料电弧增材至模具工作表面上0~2mm，其中模具工作表面上0~2mm为预留机械加工余量。强化层可选择强度和韧性好的材料，为耐高温磨损性能层，在热冲压成形模具工作中起主要作用。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过在基体上预先设置与随形冷却水道形状相适应的管道，再在基体和管道上电弧增材过渡层和强化层，解决了随形冷却水道难以加工的问题，该方法加工的随形冷却水道可提高模具工作表面的冷却均匀性，使热冲压件的成形性能更加均匀，而且与采用单一昂贵模具钢材料制备热冲压模具镶块相比，降低了模具制造成本。
（2）本发明通过电弧增材过渡层和强化层，提高了模具镶块工作区域的耐磨损、抗热疲劳等能力，从而提高了热冲压模具的使用寿命，而且由于过渡层和强化层的加强作用，以及作为冷却水道的管道本身可以承受一定的压力，从而可降低模具工作表面与冷却水道顶部的距离，进而提高了模具的冷却效率。
附图说明
图1为本发明实施例中已加工出随形冷却水道下半部分形状的模具镶块基体的结构示意图。
图2为在图1中模具镶块基体上安置与随形冷却水道形状相对应的铜合金管道的结构示意图。
图3为在图2中模具镶块基体和管道表面上电弧增材制造出过渡层的结构示意图。
图4为在图3中模具镶块的过渡层上电弧增材制造出强化层的结构示意图。
图中a为镶块基体，b为管道，c为随形冷却水道，d为过渡层，e为强化层，f为模具工作表面。
具体实施方式
下面以热冲压成形模具镶块的制备过程对本发明做进一步详细说明，因本发明对现有技术作出创造性贡献的地方在于本发明方法的各步骤，而不是在于热冲压成形模具镶块形状和种类的选择，故本具体实施方式中只列举了一种具体结构的热冲压成形模具镶块对本方法进行详细说明，但是本发明方法中的各步骤对于不同形状和种类的热冲压成形模具，均应视为是适合的。
本实施例制备的热冲压成形模具为普通热冲压成形模具中的镶块，其制备方法包括以下步骤：
1）模具基体材料选用普通锻钢45#，对备好的锻钢坯料进行机加工，加工出随形冷却水道的下半部分形状（如图1所示），预留电弧增材余量，模具工作表面与冷却水道中心的距离为13mm。
2）将与随形冷却水道形状相对应的铜合金管道安置在图1中的下半部分形状处（如图2所示）。
3）在镶块基体和管道表面上进行过渡层材料的电弧增材制造，电弧增材至模具工作表面下3mm（如图3所示），过渡层材料选用JX031合金丝材，提高传热效率，过渡层能与基体结合良好，有效连接基体层与强化层，降低焊材成本。
4）在过渡层上二次电弧增材耐高温磨损的强化层材料，电弧增材至模具工作表面上1mm（如图4所示），强化层材料选用优良强韧性和耐高温磨损的JX032合金丝材。
5）将电弧增材完毕后的模具镶块进行回火后缓冷，消除残余应力。
6）对冷却后的模具镶块进行机械加工，使模具表面形状和尺寸精度满足要求。
图4为本实施例制备的模具镶块的结构示意图，本实施例中随形冷却水道的横截面为圆形。本实施例中，加工出的随形冷却水道的下半部分形状为随形冷却水道形状的一半，实际制备中，也可以小于随形冷却水道形状的一半。
本实施例制备的热冲压成型模具镶块在实际应用中，模具工作表面的温度更加均匀，相较于现有方法制备的热冲压成型模具，冷却效率提高了20%，模具寿命提高了50%以上，模具镶块的制造成本降低了20%以上。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在普通锻钢基体上加工出随形冷却水道的下半部分形状；
b、将与随形冷却水道形状相对应的铜合金管道安置在步骤a所述的下半部分形状处；
c、在所述基体和管道表面上进行过渡层材料的电弧增材制造，电弧增材至模具工作表面下3mm；所述过渡层材料为JX031合金丝材；
d、在过渡层上二次电弧增材耐高温磨损的强化层材料，电弧增材至模具工作表面上1mm；所述强化层材料为JX032合金丝材；
e、将电弧增材完毕后的模具镶块进行回火后缓冷，消除残余应力；
f、对冷却后的模具镶块进行机械加工，使模具表面形状和尺寸精度满足要求。
2.根据权利要求1所述的带随形冷却水道的热冲压成形模具镶块的制备方法，其特征在于，所述随形冷却水道的横截面为圆形、椭圆形或矩形。
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