一种薄壁大直径模具整体真空淬火工艺的制作方法

本发明涉及热处理技术领域，具体说是一种薄壁大直径模具整体真空淬火工艺。

背景技术：

直径≥300mm，壁厚20mm～30mm的薄壁大直径模具，由于其直径大、壁厚薄，采用整体真空淬火工艺对其进行热处理时，存在产品变形大，废品率高，很难准确控制淬火后的模具外圆直径以及外圆表面花纹尺寸和形状的缺陷，必须加大后续加工余量，淬火后还需要对花纹尺寸和形状进行修整，导致材料浪费，加工成本居高不下。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效减少模具变形，提高成品率，准确控制淬火后的模具外圆直径以及外圆表面花纹尺寸和形状的薄壁大直径模具整体真空淬火工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种薄壁大直径模具整体真空淬火工艺，包括如下步骤：

步骤1、将模具竖直放置于一托盘上，所述托盘上均匀开设有多个第一通孔；

步骤2、将罩体罩设在模具上，使模具容置于罩体和托盘围成的空腔内，所述罩体呈筒状，所述罩体由侧面和顶面组成，罩体与模具之间留有25～30mm的间隙，所述罩体的顶面中央开设有第二通孔，所述第二通孔的直径为模具的孔径±10mm，所述罩体的侧面和顶面上均匀开设有多个通气孔，所述通气孔的孔径为5～6mm；

步骤3、将模具连同托盘和罩体一起进行真空淬火。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明用罩体将模具罩设在托盘上后再整体进行真空淬火，使模具各部位的冷却速度更加均匀，从而减少工件变形量；罩体侧面和顶面均匀分布的5～6mm的通气孔，既能确保模具能比较快速达到淬火温度，节省电耗，又能使吹气到模具表面的气流更均匀，从而达到减少工件变形的效果。通过采用本发明的薄壁大直径模具整体真空淬火工艺，能有效减少模具变形，提高成品率，准确控制淬火后的模具外圆直径以及外圆表面花纹尺寸和形状，节省材料，减少后续加工余量，淬火后无需修整花纹尺寸和形状，降低加工成本。

附图说明

图1所示为本发明的薄壁大直径模具整体真空淬火工艺的模具与托盘、罩体的装配示意图。

图2所示为图1的俯视图。

标号说明：

1-托盘；2-罩体；3-模具；10-第一通孔；20-侧面；21-顶面；

200-第二通孔；210-通气孔。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：用罩体将模具罩设在托盘上后再整体进行真空淬火，并且对真空淬火的工艺进行优化。

请参照图1以及图2，本发明提供的薄壁大直径模具整体真空淬火工艺，包括如下步骤：

步骤1、将模具3竖直放置于一托盘1上，所述托盘1上均匀开设有多个第一通孔10；

步骤2、将罩体2罩设在模具3上，使模具3容置于罩体2和托盘1围成的空腔内，所述罩体2呈筒状，所述罩体2由侧面20和顶面21组成，罩体2与模具3之间留有25～30mm的间隙，所述罩体2的顶面21中央开设有第二通孔200，所述第二通孔200的直径为模具3的孔径±10mm，所述罩体2的侧面20和顶面21上均匀开设有多个通气孔210，所述通气孔210的孔径为5～6mm；

步骤3、将模具3连同托盘1和罩体2一起进行真空淬火。

增设罩体后，相当于整个模具的体积变大，重量增加，所以在650～680℃升温及保温时间各延长10min、850～880℃升温及保温时间各延长10min、1050～1080℃升温及保温时间延长6min，1150～1180℃升温及保温时间延长4min；同时相当于壁厚增加，冷却速度降低，所以将氮气(冷却介质)压力，提高到0.5～0.6MPa，风机转速由原来的2700r/min提高到2900～3000转/分钟，保证有足够的冷却速度，从而保证淬火后的工件的综合机械性能。

具体的，所述步骤3的真空淬火在真空气淬炉内进行，真空淬火的工艺为：

(1)将模具从常温升温到650～680℃，升温时间50～55min，保温30～35min；

(2)将模具从650～680℃升温到850～880℃，升温时间35～40min，保温20～25min；

(3)将模具从850～880℃升温到1050～1080℃，升温时间35～40min，保温20～25min；

(4)将模具从1050～1080℃升温到1150～1180℃，升温时间30～35min，保温20～25min；

(5)保温结束，往真空气淬炉炉膛内充氮气，氮气压力为0.5～0.6MPa，同时打开风机，风机转速为2900～3000转/分钟，将模具快速冷却至100℃；再将风机转速降低到2400～2500转/分钟，将工件冷却至70℃，然后出炉。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：区别于现有技术，本发明用罩体将模具罩设在托盘上后再整体进行真空淬火，使模具各部位的冷却速度更加均匀，从而减少工件变形量；罩体侧面和顶面均匀分布的5～6mm的通气孔，既能确保模具能比较快速达到淬火温度，节省电耗，又能使吹气到模具表面的气流更均匀，从而达到减少工件变形的效果。通过采用本发明的薄壁大直径模具真空淬火工艺，能有效减少模具变形，提高成品率，准确控制淬火后的模具外圆直径以及外圆表面花纹尺寸和形状，节省材料，减少后续加工余量，淬火后无需修整花纹尺寸和形状，降低加工成本。

进一步的，所述罩体2的材质为Q235-A，所述罩体2的壁厚为4～5mm。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：罩体选用Q235-A(A3)材料，熔点高，价格低，壁厚选择为4～5mm，这样既能达到高温气淬不会变形，同时可以减轻重量，减少装炉重量，节省电耗。

进一步的，所述通气孔210的孔距为15～20mm。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将通气孔的孔距设置为15～20mm，可以在保证罩体整体结构强度的情况下尽可能多的分布通气孔，避免罩体变形，同时尽可能多的通气孔可以使工件更快速地达到淬火温度，节省电耗，吹气到工件表面的气流更均匀，从而达到减少工件变形的效果。

采用本发明的薄壁大直径模具整体真空淬火工艺对薄壁大直径模具(直径≥300mm，壁厚20mm～30mm)进行真空淬火，所得到的产品的性能如下：

1、采用三座标测量机或其他检测器具检测产品的变形量和加工余量

整体真空淬火后，产品的变形量大幅减少，模具外圆直径的加工余量大幅减少。比如：高速钢模具的变形量由原来的2-2.5mm减少到1-1.5mm，粉末冶金模具变形量由原来的1.5-2mm减少到0.4-0.8mm，且无需修整外圆表面花纹尺寸和形状。

2、采用洛氏硬度计检测产品的硬度

整体真空淬火后，产品的综合机械性能保持不变，各部位硬度更均匀，由原来相差HRC2减少到HRC1以内。

综上所述，本发明提供的薄壁大直径模具整体真空淬火工艺，能有效减少模具变形，提高成品率，准确控制淬火后的模具外圆直径以及外圆表面花纹尺寸和形状，节省材料，减少后续加工余量，淬火后无需修整花纹尺寸和形状，降低加工成本。

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及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。