一种高强钢板热冲压成形模具的延寿方法与应用与流程

本发明涉及模具应用技术领域，具体涉及一种高强钢板热冲压成形模具的延寿方法与应用。

背景技术：

随着全球对节能环保重视程度的增加，汽车行业开始注重汽车用材的选择，在发现轻量化对环境污染有着很大的减缓作用后，汽车行业越来越追求更高质量的、符合轻量化的材料，在汽车行业应用广泛的热冲压成形材料不但可以满足材料性能的要求，还能够减轻材料的厚度或者其他尺寸从而达到轻量化的要求，随着社会的迅猛发展和汽车行业规模的扩大，对热冲压成形模具材料的要求也越来越高。

真空热处理技术是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，通过气体氛围的控制，从而达到对热处理质量的提高。与模具材料的一般热处理相比，真空热处理可减少氧化、脱碳等，使模具表面更加的光亮干净。离子渗氮是一种利用辉光放电现象增强金属表面的热处理工艺，可以显著提高材料表面硬度，使其具备良好的耐磨性、耐蚀能力和抗疲劳性能，有渗氮时间快、渗氮温度低、工件变形小等优点。模具维护保养对模具寿命的提高有着极为重要的作用，有效及时的维护保养可以很好地提高模具使用寿命。

大多学者研究真空热处理、离子渗氮各自对材料耐磨损、抗疲劳等性能的影响，刘静安等对h13钢进行真空热处理研究，发现真空热处理可以提高材料的寿命，彭文屹等在研究离子渗氮对h13钢影响发现，离子渗氮会提高材料的耐磨性，从而改善模具的拉毛问题。针对模具可能产生的问题如粘模、脱模困难、凹痕、气泡、毛边等，还需要采用对应的方式对模具进行修模；随着使用时间的增加模具会累积应力，为避免应力集中最后导致模具开裂失效，此时，需要进行模具维护保养，但是在实际生产过程中很少有对这方面的重视，导致模具寿命没有发挥出应有的水平，一般热冲压成形模具材料寿命在10～15万模次。随着对热冲压成形模具材料需求的提升，很多学者如郭超、陈伊娜等都提出要注重对热冲压成形模具的维护保养，强调维护保养对模具寿命提高的重要性。然而，在模具实际生产过程中很少有真空热处理、模具预处理、离子渗氮和模具维护保养整套集成技术，模具用户都只是对某一方面重视，忽略了模具应用过程的全链条技术。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种高强钢板热冲压成形模具的延寿集成技术。通过真空热处理、模具预处理、离子渗氮和模具维护保养整套集成技术，优化工艺参数，从而提高模具的抗拉毛、抗软化和抗疲劳等性能，大大延长模具的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

本发明在第一方面提供了一种高强钢板热冲压成形模具的延寿方法，包括以下步骤：

步骤1、真空热处理：将经粗加工后的高强钢板热冲压成形模具的所有镶块在真空炉中加热并保温，然后进行高压气淬，待模具镶块冷却后，再在真空炉中加热、保温，进行回火热处理，调整模具镶块的硬度，以备精加工；

步骤2、模具预处理：将模具镶块进行烘烤，出炉冷却后进行表面清洁，以获得干净的模具备用；

步骤3、离子渗氮：将模具的非通孔堵住，置于离子渗氮炉中进行等离子渗氮化学热处理；

步骤4、维护与保养：当模具表面出现拉毛、压印或积屑瘤时，及时进行打磨抛光，然后将模具进行去应力退火处理，并进行二次离子渗氮处理。

优选地，上述步骤1中，将镶块在真空炉中加热到1010-1060℃并保温，然后在4～10bar压力范围内进行高压气淬，冷却速度≥0.047℃/s，待模具的表面冷却至≤50℃，心部冷却至≤150℃，再在真空炉中加热至520-600℃并保温，进行至少3次回火热处理。

优选地，上述步骤1中，调整模具镶块的硬度至52-56hrc。

优选地，上述步骤2中，烘烤温度为300～400℃。

优选地，上述步骤3中，等离子渗氮化学热处理的参数如下：所用气体为氨气，氨气流量在升温过程中为0-600ml/min，温度稳定后为400-900ml/min，氮化处理温度为500-560℃，电压为500-900v；炉压为300-700pa。

优选地，上述步骤3中，获得的模具镶块硬度为950～1050hv。

优选地，上述步骤4中，去应力退火处理的退火温度为500～550℃。

优选地，上述步骤4中，在二次离子渗氮处理前对模具进行抛光，使粗糙度满足≤0.2μm。

优选地，上述步骤4中，二次离子渗氮处理后获得的模具镶块硬度为950～1050hv。

本发明在另一方面提供了上述高强钢板热冲压成形模具的延寿方法在汽车制造中的应用。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案极大地提高了模具的使用寿命，可以达到20～33万模次，模具寿命可以提高2～3倍，大大降低了模具用户的模具成本，给企业带来丰厚的利润，也符合模具发展对高寿命的需求，具有广泛的市场应用前景。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。所以凡是不脱离本发明所公开的原理下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

以下将结合附图对本发明作进一步说明，以充分说明本发明的目的、技术特征和技术效果。

附图说明

图1示出了本发明较优实施例中汽车高强钢板热冲压成形模具镶块真空热处理现场照片；

图2示出了本发明较优实施例中汽车高强钢板热冲压成形模具镶块离子渗氮处理现场照片；

图3示出了本发明较优实施例中汽车b柱高强钢板热冲压成形批量生产现场照片；

图4示出了采用现有技术和本发明技术的汽车b柱热冲压成形模具拉毛情况对比照片；其中图4a示出了汽车b柱热冲压成形现场照片，图4b示出了采用现有技术的汽车b柱热冲压成形模具10万模次拉毛情况，图4c示出了采用本发明技术的汽车b柱热冲压成形模具30万模次拉毛情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

在本实施例中，采用4cr5mo2v钢制成的汽车高强钢板热冲压成形模具镶块进行试验，具体详述如下：

步骤1、真空热处理：将粗加工完成的所有模具镶块在真空炉中加热到1030℃保温一定时间，然后进行高压(压力为8bar)气淬，冷却速度≥0.047℃/s，待模具表面冷却至≤50℃，心部冷却至≤150℃，然后在真空炉中回火3次，温度分别为530℃、545℃和560℃，最终模具镶块硬度调整到53-55hrc，以备精加工；

步骤2、模具预处理：将汽车高强钢板热冲压成形模具所有镶块进行烘烤，出炉冷却后再进行表面清洁，除去模具孔洞、型腔和表面的灰尘、残留的橡胶制品、污染物和其他附着物，用酒精擦拭整个模具表面，以获得干净的模具备用；

步骤3、离子渗氮：用螺母和销堵住干净模具的所有非通孔，然后将其放置于离子渗氮炉中进行等离子渗氮学热处理，其参数如下：所用气体为氨气，氨气流量为500ml/min，渗氮处理温度为530℃，电压为650v；炉压为500pa，最终获得模具镶块硬度1000±10hv。

步骤4、维护与保养：当模具每使用5万次时，采用油石及砂纸进行打磨抛光，然后将模具进行去应力退火处理，退火温度为540℃，再对模具进行抛光到0.10μm，最后进行二次离子渗氮处理，离子渗氮工艺与步骤2、3所述类似，获得模具镶块硬度950～1050hv，使其继续服役。

最后将所有镶块安装调试，应用于某车型b柱量产，采用本发明技术处理的模具冲压30万模次时的拉毛情况仍优于现有技术处理的模具冲压10万模次时的拉毛情况，采用本发明技术处理的模具其使用寿命为33万模次，比现有技术处理的模具使用寿命提高了约3倍。

实施例2

在本实施例中，采用4cr5mosiv钢制成的汽车高强钢板热冲压成形模具镶块进行试验，具体详述如下：

步骤1、真空热处理：将粗加工完成的所有模具镶块在真空炉中加热到1020℃保温一定时间，然后进行高压(压力为6bar)气淬，冷却速度≥0.047℃/s，待模具表面冷却至≤50℃，心部冷却至≤150℃，然后在真空炉中回火3次，温度分别为540℃、540℃和560℃，最终模具镶块硬度调整到52-54hrc，以备精加工；

步骤2、模具预处理：将汽车高强钢板热冲压成形模具所有镶块进行烘烤，出炉冷却后再进行表面清洁，除去模具孔洞、型腔和表面的灰尘、残留的橡胶制品、污染物和其他附着物，用酒精擦拭整个模具表面，以获得干净的模具备用；

步骤3、离子渗氮：用螺母和销堵住干净模具的所有非通孔，然后将其放置于离子渗氮炉中进行等离子渗氮学热处理，其参数如下：所用气体为氨气，氨气流量为700ml/min，渗氮处理温度为540℃，电压为750v；炉压为650pa，最终获得模具镶块硬度980±10hv。

步骤4、维护与保养：当模具每使用4万次时，采用油石及砂纸进行打磨维护，然后将模具进行去应力退火处理，退火温度为530℃，再对模具进行抛光到0.15μm，最后进行二次离子渗氮处理，离子渗氮工艺与步骤2、3所述类似，获得模具镶块硬度980±10hv，使其继续服役。

最后将所有镶块安装调试，应用于某车型a柱量产，采用本发明技术处理的模具冲压26万模次时的拉毛情况仍优于现有技术处理的模具冲压9万模次时的拉毛情况，采用本发明技术处理的模具其使用寿命为28万模次，比现有技术处理的模具使用寿命提高了约2.5倍。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。