一种模具的表面复合强化方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于模具表面强化技术领域，涉及一种表面强化方法，尤其是一种模具的表面复合强化方法。
【背景技术】
[0002]模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精度、力学性能(如强度等)、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。在我国，由于模具在使用过程中的磨损、机械损伤和铸造过程中存在缺陷，容易产生不合格品和模具失效，每年造成的经济损失达数十亿人民币。因此，必须对模具进行修复和表面强化。国家专利局公开的“模具的激光修复方法”申请公开号:CN 104762617 A。该发明对待修复的扩口模的表面采用激光熔覆的方式形成堆焊层。然而，采用激光熔覆的方法对模具进行修复与表面强化。但是，激光熔覆方法存在效率低、强度低、熔覆层易开裂和成本极高等问题。
[0003]目前，模具修复与表面强化的方法通常还有:(I)电镀:具有工艺成熟、成本较低等优点，但是不足之处是镀层较薄，与模具的结合力差，外形损坏较大的部位难于修复以及对环境有污染。(2)堆焊:常用的堆焊方法有钎焊、电弧焊、气体保护焊、等离子弧焊等，堆焊时，热量输入大，导致模具热影响区大且易变形。(3)热喷涂:工艺简单，但涂层易产生气孔，以及存在涂层与模具之间结合强度低等缺点。
[0004]因此，对模具的破损部件进行修复以及对模具进行表面强化，进而提高模具的使用寿命是模具制造及使用过程中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中的不足，提供了一种模具的表面复合强化方法，将感应熔涂技术和滚压硬化技术结合在一起，在模具待强化部位制备一层镍基或铁基或钴基合金涂层，既使涂层与基体之间形成强冶金结合，有效地避免了涂层剥落，又显著提高了模具的硬度、耐磨性、耐蚀性以及抗高温氧化性能，使其力学性能得到显著强化，使用寿命得到极大地提升，显著降低了模具使用和运行成本，达到模具表面强化之目的。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种模具的表面复合强化方法，包括以下步骤:
1)对模具非涂覆部位进行工装保护，使非涂覆部位避免喷砂破坏；
2)对模具待强化表面进行喷砂洁净粗糙化处理，使待涂覆部位表面除油除锈，并粗糙化，达到sa3.2的要求;喷砂处理中，所用砂为棕刚玉或金刚砂，其颗粒粒度为14?30目；
3)采用镍基自熔性合金合金粉末或钴基自熔性合金粉末，采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备涂层；
4)对已形成涂层的部位进行预热感应熔涂，实现涂层与模具基体的冶金结合，使涂层致密，并达到规定的涂层硬度； 5)采用滚压工艺，对涂层进行滚压硬化处理，使涂层硬度和致密性得到进一步提升；
6)后续精加工，达到规定的尺寸、精度、表面粗糙度等技术要求。
[0007]7)质检入库。
[0008]进一步，对于冷作模具，选取镍基自熔性合金粉末，粉末粒度:150?320目。根据涂层硬度分类，凡属于经过感应熔涂形成的涂层硬度达HCR50?65之间镍基自熔性合金粉末均可选用。
[0009]对于冷作模具中的冲裁模、冷挤压模、冷镦模、拉拔模、成型模，优先选用的镍基自熔性合金成分为:C:0.5?I.Iwt.%，S1: 3.5-5.5wt.%，B: 3.0-4.5wt.%，Cr: 14~20wt.%，Fe:< 17.wt.%，余量:Ni。
[0010]对于玻璃模具、塑料模具，因玻璃或塑料中含有硬质颗粒，要求承受耐磨粒磨损，优先选用以含碳化钨的镍基自熔性合金粉末，其中，碳化钨占有镍基自熔性合金粉末的重量百分比:30?50wt.%。
[0011]进一步，对于热作模具，选用的钴基合金粉末的粒度为150?320目，其成分:C:0.8?1.7wt.%，Β:0.5?3.5wt.%，S1: 1.5?4.5wt.%,Cr:16~20wt.%，Fe: <15wt.%,N1:10?29wt.%，余量:Co o
[0012]进一步，精加工后涂层厚度为D=0.15?2mm，火焰喷涂后的涂层厚度Dl=D*[l + (0.2?
0.4)%]ο
[0013]进一步，感应熔涂工艺分为三个步骤:
a)对已形成涂层的模具表面进行预热，预热温度范围:200?600°C;
b)对涂层进行重熔处理，对于镍基合金粉末，涂层重熔温度:900-11OO0C;对于铁基和钴基粉末，涂层重熔温度:1050-1200°C ；
c)保温冷却至400°C后，自然冷却至室温。
[0014]进一步，用于预热和感应重熔的设备为感应加热设备，其工作频率:10?30KHZ，根据模具的形状、大小，其设备功率为:40?500KVA。
[0015]进一步，滚压工艺分为两个步骤:
a)采用感应加热，将工件预热至300?500°C;
b)对涂层进行滚压处理，加滚压力5000?200000N之间，滚压后的涂层硬度比感应熔涂层的硬度高5?15HRC;
本发明的有益效果:将预热感应熔涂工艺与滚压硬化工艺相统一，实现了模具表面双级强化处理，使得涂层的硬度、耐磨性等力学性能得到两级提升，模具基体与涂层之间实现了冶金结合，界面结合力达300?450Ma，有效地防止了涂层剥落，显著地提升了模具的使用寿命，因而具有良好的经济效益、节能效果。采用本发明，既可以用于模具的新品强化，也可用于模具的旧品再制造。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。
[0017]实施例1:冷作模具的表面复合强化处理
这里选冷作模具的冲压模具进行表面复合强化处理，其具体工艺步骤: 1)对模具非涂覆部位进行工装保护，使非涂覆部位避免喷砂破坏；
2)对模具待强化表面进行喷砂洁净粗糙化处理，使待涂覆部位表面除油除锈，并粗糙化，达到sa3.2的要求;喷砂处理中，所用砂为棕刚玉或金刚砂，其颗粒粒度为14?16目；
3)选取所用的镍基自熔性合金粉末，采用火焰喷涂工艺，对待涂覆部位制备涂层，镍基自熔性合金粉末粒度:150?320目，其成分:C: 0.5?I.Iwt.%，S1: 3.5?5.5wt.%，B: 3.0?
4.5wt.%，Cr: 15~20wt.%，Fe: < 5wt.%，余量:Ni，沉积的涂层厚度:1.2mm ；
4)对已形成涂层的部位进行预热感应熔涂，感应预热工作频率:12KHZ，采用循环预热方式，将涂层表面预热至300°C ；感应熔涂工作频率:16KHZ，熔涂温度:1020°C，熔涂功率:140KVA，预热感应熔涂后的涂层硬度:HRC58?64;
5)采用滚压工艺，对涂层进行滚压硬化处理，加滚压力:150000N，滚压硬化后的涂层硬度为:HRC63?68;
6)后续精加工，达到规定的尺寸、精度、表面粗糙度技术要求；
7)质检入库。
[0018]实施例2:玻璃模具的表面复合强