CN115058681A - 一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺 - Google Patents

一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，包括以下步骤：S1、模具收货；S2、清洁；S3、喷砂，喷砂设备把喷砂粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔；S4、喷丸，喷丸设备把喷丸粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，产生均匀致密的凹坑；S5、防渗，于模具局部涂抹防渗液；S6、氮化，模具表面进行氮化形成氮化层和无白亮层；S7、氧化，将氮化后模具于氧化炉进行蒸汽氧化，模具表面生成致密的稳定的具有保护性的Fe3O4氧化膜。通过上述方式，本发明抗疲劳性、抗龟裂，利于脱模，局部防渗，提高压铸模具表面耐磨性，避免模具由于氮化引起早期开裂，有效延缓液体金属对压铸模具材料表面的粘着和熔损。

Description

一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，特别是涉及一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺。
背景技术
压铸模具是一种重要的热作模具，全世界大约50％的铝合金产品由压铸工艺完成，压铸生产铝合金产品过程中，长期处于高温高压的环境，充型时，模具内表面因快速升温而产生膨胀，形成压应力，与此相反，当模具打开及在冷却剂作用下冷却时，表层金属由于温度迅速下降而产生收缩，形成拉应力，拉压应力反复交替进行，超过材料强度后就会形成热裂，即热疲劳裂纹，热疲劳裂纹达到一定程度后导致模具失效，由于裂纹的萌生和扩展均出现于模具型腔表面，因此，对模具进行必要的表面强化措施，可以大幅提升模具的使用寿命，大大降低成本，另外，高温金属液还会对模具表面造成磨损和熔蚀等形式的失效。
具体地，现有的对模具的表面强化技术包括渗氮，渗氮往往是针对整幅模具的，在实际使用过程中，模具型腔内不同区域要求不同，不同区域对硬度和韧性要求有差异，例如模具薄弱位置以及R角处，对韧性要求较高，若与其他区域统一氮化，渗入同样深度的氮原子，韧性降低，容易开裂崩坏，渗氮层的深度一般比较薄，而且表面容易出现白层，结构疏松容易出现热疲劳裂纹；如果控制渗氮过程不出现白层则表面硬度提升不高。
此外模具也在使用过程中也存在难以脱模的情况。
基于以上缺陷和不足，有必要对现有的技术予以改进，设计出一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，提高了模具的抗疲劳性、抗龟裂，利于脱模，局部防渗，提高压铸模具表面耐磨性，避免模具由于氮化引起早期开裂，有效延缓液体金属对压铸模具材料表面的粘着和熔损从而提高模具抵抗侵蚀。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，该种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺包括以下步骤：
S1、模具收货，称重，宏观检测模具外表有无损伤；
S2、清洁，人工清洁模具表面油污、锈斑和杂物；
S3、喷砂，将清洁后模具置于喷砂设备内，喷砂设备把喷砂粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，彻底深度的清洁模具表面残留的锈斑、铝渣等杂物；
S4、喷丸，将喷砂后模具置于喷丸设备内，喷丸设备把喷丸粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，使模具表面及型腔产生均匀致密的凹坑；
S5、防渗，于模具局部涂抹防渗液，如模具型腔的薄弱位置以及R角位置，自动风干；
S6、氮化，将模具置于氮化炉内，氮化炉升温550℃后保温，冲入氮化气体即CO2、N2和NH3，温度540℃～560℃，时间1h～12h，流量0.8升/h，进入强盛期，模具表面进行氮化形成氮化层和无白亮层，氮化层渗层深度0.05mm-0.3mm，无白亮层Fe2-3+Fe4N(韧性)；
S7、氧化，将氮化后模具置于氧化炉，高温、高压，温度550℃，进行蒸汽氧化，模具表面生成致密的稳定的具有保护性的Fe3O4氧化膜。
优选的是，S3中喷砂粒子采用棕刚玉，颗粒大小70目～90目，S4中喷丸粒子采用S110铸钢王，喷砂、喷丸喷射压力0.15MPa～0.65MPa，时间不低于 30分钟，喷砂、喷丸过程中模具置于伺服电机驱动的转盘上。
优选的是，S3和S4中喷射角度以及离模具距离根据具体产品做调整，以达到良好加工效果，另外手动喷砂对喷砂不理想的地方进行补喷。
优选的是，S5中防渗液与水进行1:0.25～0.75的配比稀释，模具腔体不同区域对硬度和韧性要求进行配比。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
喷砂的作用是使模具的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使模具表面的机械性能得到改善，提高了模具的抗疲劳性，增加了模具表面和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性；
喷丸使模具表面及型腔产生均匀致密的凹坑，模具表面产生压应力，提升模具抗龟裂作用，更利于模具生产中脱模；
于模具局部涂抹防渗液，如模具型腔的薄弱位置以及R角位置，可以达到局部不氮化或控制氮化深度，保持材料原有的韧性，同时提高硬度及耐磨性；
氮化形成的氮化层硬度高，可提高压铸模具表面耐磨性，在一定程度上提高抗冲蚀性，氮化形成的无白亮层的氮化克服了渗层韧性较差的缺点，避免模具由于氮化引起早期开裂；
对压铸模具进行氧化处理，在不改变原材料机械性能的前提下，模具表面产生致密的连续的保护性Fe3O4膜，呈鱼鳞状，这层保护氧化膜隔离了液体金属与模具材料的直接接触，从而能有效延缓液体金属对压铸模具材料表面的粘着和熔损从而提高模具抵抗侵蚀。
具体实施方式
下面对本发明较佳实施例进行详细阐述，以使发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，该种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺包括包括以下步骤：
S1、模具收货，称重，宏观检测模具外表有无损伤；
S2、清洁，人工清洁模具表面油污、锈斑和杂物；
S3、喷砂，将清洁后模具置于喷砂设备内，喷砂设备把喷砂粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，彻底深度的清洁模具表面残留的锈斑、铝渣等杂物，喷砂粒子采用棕刚玉，颗粒大小70目～90目，喷砂喷射压力 0.15MPa～0.65MPa，时间不低于30分钟，喷砂过程中模具置于伺服电机驱动的转盘上，喷砂喷射角度以及离模具距离根据具体产品做调整，以达到良好加工效果，手动喷砂对喷砂不理想的地方进行补喷，喷砂的作用是使模具的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使模具表面的机械性能得到改善，提高了模具的抗疲劳性，增加了模具表面和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性；
S4、喷丸，将喷砂后模具置于喷丸设备内，喷丸设备把喷丸粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，使模具表面及型腔产生均匀致密的凹坑，喷丸粒子采用S110铸钢王，喷丸喷射压力0.15MPa～0.65MPa，时间不低于 30分钟，喷丸过程中模具置于伺服电机驱动的转盘上，喷丸喷射角度以及离模具距离根据具体产品做调整，以达到良好加工效果，模具表面产生压应力，提升模具抗龟裂作用，更利于模具生产中脱模；
S5、防渗，于模具局部涂抹防渗液，如模具型腔的薄弱位置以及R角位置，自动风干，可以达到局部不氮化或控制氮化深度，保持材料原有的韧性，同时提高硬度及耐磨性，防渗液与水进行1:0.25～0.75的配比稀释，模具腔体不同区域对硬度和韧性要求有差异，对防渗液的稀释是控制氮化层的深度，对模具不同的位置做不同的渗层以达到不同的力学性能；
S6、氮化，将模具置于氮化炉内，氮化炉升温550℃后保温，冲入氮化气体即CO2、N2和NH3，温度540℃～560℃，时间1h～12h，流量0.8升/h，进入强盛期，模具表面进行氮化形成氮化层和无白亮层，氮化层硬度高，可提高压铸模具表面耐磨性，在一定程度上提高抗冲蚀性，氮化层渗层深度0.05mm-0.3mm，无白亮层Fe2-3+Fe4N(韧性)，无白亮层的氮化克服了渗层韧性较差的缺点，避免模具由于氮化引起早期开裂；
S7、氧化，将氮化后模具置于氧化炉，高温、高压，温度550℃，进行蒸汽氧化，模具表面生成致密的稳定的具有保护性的Fe3O4氧化膜，对压铸模具进行氧化处理，在不改变原材料机械性能的前提下，模具表面产生致密的连续的保护性Fe3O4膜，呈鱼鳞状，这层保护氧化膜隔离了液体金属与模具材料的直接接触，从而能有效延缓液体金属对压铸模具材料表面的粘着和熔损从而提高模具抵抗侵蚀。
本发明一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，提高了模具的抗疲劳性、抗龟裂，利于脱模，局部防渗，保持材料原有的韧性，同时提高硬度及耐磨性，提高压铸模具表面耐磨性，避免模具由于氮化引起早期开裂，有效延缓液体金属对压铸模具材料表面的粘着和熔损从而提高模具抵抗侵蚀。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、模具收货，称重，宏观检测模具外表有无损伤；
S2、清洁，人工清洁模具表面油污、锈斑和杂物；
S3、喷砂，将清洁后模具置于喷砂设备内，喷砂设备把喷砂粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，彻底深度的清洁模具表面残留的锈斑、铝渣等杂物；
S4、喷丸，将喷砂后模具置于喷丸设备内，喷丸设备把喷丸粒子加压后通过喷枪口高速喷射在模具表面及型腔，使模具表面及型腔产生均匀致密的凹坑；
S5、防渗，于模具局部涂抹防渗液，如模具型腔的薄弱位置以及R角位置，自动风干；
S6、氮化，将模具置于氮化炉内，氮化炉升温550℃后保温，冲入氮化气体即CO2、N2和NH3，温度540℃～560℃，时间1h～12h，流量0.8升/h，进入强盛期，模具表面进行氮化形成氮化层和无白亮层，氮化层渗层深度0.05mm-0.3mm，无白亮层Fe2-3+Fe4N(韧性)；
S7、氧化，将氮化后模具置于氧化炉，高温、高压，温度550℃，进行蒸汽氧化，模具表面生成致密的稳定的具有保护性的Fe3O4氧化膜。
2.根据权利要求1所述的一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，其特征在于：S3中喷砂粒子采用棕刚玉，颗粒大小70目～90目，S4中喷丸粒子采用S110铸钢王，喷砂、喷丸喷射压力0.15MPa～0.65MPa，时间不低于30分钟，喷砂、喷丸过程中模具置于伺服电机驱动的转盘上。
3.根据权利要求1所述的一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，其特征在于：S3和S4中喷射角度以及离模具距离根据具体产品做调整，以达到良好加工效果，另外手动喷砂对喷砂不理想的地方进行补喷。
4.根据权利要求1所述的一种提高压铸模具寿命的氮化生产工艺，其特征在于：S5中防渗液与水进行1:0.25～0.75的配比稀释，模具腔体不同区域对硬度和韧性要求进行配比。
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