一种气门耐高温磨损涂层成型模具及其加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种气门耐高温磨损涂层成型模具及其加工工艺。包括模具本体和开设在模具本体内的模具型腔，所述模具本体包括基体和设置在基体外表面的基体灰黑色氮化高铝钛PVD涂层；所述模具型腔包括基体型腔和设置在基体型腔内表面的基体型腔灰黑色氮化高铝钛PVD涂层。本发明耐高温磨损涂层为灰黑色氮化高铝钛PVD涂层，由于含铝的成份高，所以其抗热性能极高，硬度为1800HV以上,厚度为1-4um，摩擦系数为0.7，在900℃时 具有较高的抗冲击性能，延长了模具的使用寿命，减少了工人的换模次数，提高了生产效率。
【专利说明】一种气门耐高温磨损涂层成型模具及其加工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模具，尤其涉及一种气门耐高温磨损涂层成型模具。
【背景技术】
[0002]气门热成型模具通常采用如图1所示结构，气门热成型模具材料一般采用3Cr2W8Vo因为是热成型，模具股役时会有很高的温度，为了提高模具使用寿命，在使用过程中都是采用油和石墨粉调和进行冷却、润滑。尽管如此，3Cr2W8V模具的使用寿命也不理想，模具使用寿命不够理想，单次寿命在800至1000次。而且磨损后修复较为麻烦，需要进行粗车、精车、抛光处理，而且模具修复一次后总寿命同时在缩短，(模具高度变化)；工作时石墨油冷却过程中会产生很大的油烟，对人体造成伤害，工作环境十分恶劣。
【发明内容】
[0003]本发明还提供了一种气门耐高温磨损涂层成型模具，使用该成型模具生产气门时，模具不需要石墨油冷却，工作环境好，模具使用寿命长，减少了模具的修复次数和提高了气门毛坯的表面粗糙度。
[0004]为此本发明采用的技术方案是:本发明包括模具本体(I)和开设在模具本体(I)内的模具型腔(2 )，所述模具本体(I)包括基体(11)和设置在基体(11)外表面的基体灰黑色氮化高铝钛PVD涂层(12 );所述模具型腔(2 )包括基体型腔(22 )和设置在基体型腔(22 )内表面的基体型腔灰黑色氮化高铝钛PVD涂层(21)。
[0005]所述基体(11)材料为H13合金钢。
[0006]一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，按照以下步骤进行:
1)坯料进行十镦十拔锻打；
2)退火:升温到850°C±10°C，保温，然后打开炉门，坯料降到750°C ±10°C后，再保温，炉冷到530°C _550°C出炉，室温冷却；
3)进行粗加工；
4)在1050°C的条件下淬火；
5)加热后工件在淬火油中冷却至350-400°C后空气冷却；
6)回火:采用600-650°C回火三次；
7)精加工成型；
8)型腔表面进行精抛光处理；
9)模具清洗整体表面氮化高铝钛PVD涂层处理。
[0007]所述9)步骤中:基体(11)外表面及基体型腔(22)内表面由氮化高铝钛PVD涂层采用辉光放电等离子体中氮扩散进入脱层中。
[0008]所述涂层厚度为l_4um。
[0009]本发明的优点是:耐高温磨损涂层为灰黑色氮化高铝钛PVD涂层，由于含铝的成份高，所以其抗热性能极高，硬度为1800HV以上，厚度为l_4um，摩擦系数为0.7，在900°C时具有较高的抗冲击性能，延长了模具的使用寿命，减少了工人的换模次数，提高了生产效率；使用该模具生产时，也不需要石墨油冷却，改善了工作环境；对模具修复也只须进行抛光处理和表面改性处理，修复也更为简便，降低了模具的材料成本。
[0010]基体表面及腔体内表面是由氮化高铝钛PVD涂层采用辉光放电等离子体中氮扩散进入脱层中，从而增强工件表面硬度和耐磨性能的工艺加工而成，硬度在1800HV以上，具有较高的抗冲击性能，由于氮化高铝钛PVD涂层表层得到较小的硬质颗粒，从而具有较高的抗磨损能力，延长了模具的使用寿命，减少了工人的换模次数，提高了生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为【背景技术】3Cr2W8V模具外形。
[0012]图2为本发明气门耐高温磨损涂层成型模具。
[0013]图中I为模具本体、2为模具型腔；
11为基体、12为基体灰黑色氮化高铝钛PVD涂层；
21为型腔灰黑色氮化高铝钛PVD涂层、22为基体型腔。
【具体实施方式】
[0014]实施例一:
本发明包括模具本体I和开设在模具本体I内的模具型腔2，所述模具本体I包括基体11和设置在基体11外表面的基体灰黑色氮化高铝钛PVD涂层12 ;所述模具型腔2包括基体型腔22和设置在基体型腔22内表面的基体型腔灰黑色氮化高铝钛PVD涂层21。
[0015]所述基体11材料为Hl3合金钢。
[0016]一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，按照以下步骤进行:
1)坯料进行十镦十拔锻打；
2)退火:升温到850°C，保温，然后打开炉门，坯料降到750°C后，再保温，炉冷到540°C出炉，室温冷却；
3)进行粗加工；
4)在1050°C的条件下淬火；
5)加热后工件在淬火油中冷却至380°C后空气冷却；
6)回火:采用620°C回火三次；
7)精加工成型；
8)型腔表面进行精抛光处理；
9)模具清洗整体表面氮化高铝钛PVD涂层处理。
[0017]所述9)步骤中:基体11外表面及基体型腔22内表面由氮化高铝钛PVD涂层采用辉光放电等离子体中氮扩散进入脱层中。
[0018]所述涂层厚度为4um。
[0019]实施例二:
本发明包括模具本体I和开设在模具本体I内的模具型腔2，所述模具本体I包括基体11和设置在基体11外表面的基体灰黑色氮化高铝钛PVD涂层12 ;所述模具型腔2包括基体型腔22和设置在基体型腔22内表面的基体型腔灰黑色氮化高铝钛PVD涂层21。
[0020]所述基体11材料为Hl3合金钢。
[0021]一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，按照以下步骤进行:
1)坯料进行十镦十拔锻打；
2)退火:升温到840°C，保温，然后打开炉门，坯料降到760°C后，再保温，炉冷到550°C出炉，室温冷却；
3)进行粗加工；
4)在1050°C的条件下淬火；
5)加热后工件在淬火油中冷却至350°C后空气冷却；
6)回火:采用600°C回火三次；
7)精加工成型；
8)型腔表面进行精抛光处理；
9)模具清洗整体表面氮化高铝钛PVD涂层处理。
[0022]所述9)步骤中:基体11外表面及基体型腔22内表面由氮化高铝钛PVD涂层采用辉光放电等离子体中氮扩散进入脱层中。
[0023]所述涂层厚度为lum。
[0024]实施例三:
本发明包括模具本体I和开设在模具本体I内的模具型腔2，所述模具本体I包括基体11和设置在基体11外表面的基体灰黑色氮化高铝钛PVD涂层12 ;所述模具型腔2包括基体型腔22和设置在基体型腔22内表面的基体型腔灰黑色氮化高铝钛PVD涂层21。
[0025]所述基体11材料为Hl3合金钢。
[0026]一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，按照以下步骤进行:
1)坯料进行十镦十拔锻打；
2)退火:升温到860°C，保温，然后打开炉门，坯料降到740°C后，再保温，炉冷到530°C出炉，室温冷却；
3)进行粗加工；
4)在1050°C的条件下淬火；
5)加热后工件在淬火油中冷却至400°C后空气冷却；
6)回火:采用650°C回火三次；
7)精加工成型；
8)型腔表面进行精抛光处理；
9)模具清洗整体表面氮化高铝钛PVD涂层处理。
[0027]所述9)步骤中:基体11外表面及基体型腔22内表面由氮化高铝钛PVD涂层采用辉光放电等离子体中氮扩散进入脱层中。
[0028]所述涂层厚度为2um。
【权利要求】
1.一种气门耐高温磨损涂层成型模具，包括模具本体(1)和开设在模具本体(1)内的模具型腔(2 )，其特征在于，所述模具本体(1)包括基体(11)和设置在基体(11)外表面的基体灰黑色氮化高铝钛？卩0涂层(12):所述模具型腔(2)包括基体型腔(22)和设置在基体型腔(22 )内表面的基体型腔灰黑色氮化高铝钛涂层(21)。
2.根据权利要求1所述的一种气门耐高温磨损涂层成型模具，其特征在于，所述基体(11)材料为013合金钢。
3.一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，其特征在于，按照以下步骤进行: 1)坯料进行十镦十拔锻打； 2)退火:升温到8501:±101，保温，然后打开炉门，坯料降到7501: ±101:后，再保温，炉冷到5301: -5501:出炉，室温冷却； 3)进行粗加工； 4)在10501:的条件下淬火； 5)加热后工件在淬火油中冷却至350-4001:后空气冷却； 6)回火:采用600-6501:回火三次； 7)精加工成型； 8)型腔表面进行精抛光处理； 9)模具清洗整体表面氮化高铝钛？卩0涂层处理。
4.根据权利要求3所述的一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，其特征在于，所述9)步骤中:基体(11)外表面及基体型腔(22)内表面由氮化高铝钛？乂0涂层采用辉光放电等离子体中氮扩散进入脱层中。
5.根据权利要求3所述的一种气门耐高温磨损涂层成型模具的加工工艺，其特征在于，所述涂层厚度为1-411111。
【文档编号】B29C33/38GK104494125SQ201410667026
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】杜举才, 徐巍巍 申请人:扬州光辉内燃机配件有限公司