[发明专利]覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种机械成形模具，特别是涉及一种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法。

背景技术

发动机的气门是发动机中的重要零件，目前国内主要采用电镦后终锻和挤压后终锻两种工艺方法进行毛坯生产，终锻成形是气门毛坯加工的关键工序之一，气门毛坯终锻成形过程中，由于金属的流动剧烈，模具工作的环境恶劣，导致模具寿命很低，一般一套模具只能生产500~1000件气门。过低的模具寿命，既显著增加生产成本，又对生产效率造成很大的影响。

气门在终锻成形过程中，圆角部位的金属一直都存在向杆部的流动，成形开始时流动速度较小，中间阶段存在杆部和大盘直径方向的分流情况，最后充满模膛后，在凸模的作用下，几乎所有的工件内部金属都将产生向杆部的流动，圆角部位的金属流动速度显著增大。凹模的圆角部位一直与模具接触，成形最后阶段，整个模膛表面全部与工件接触。因此整个成形过程中，由于金属的流动在凹模圆角部位都将产生严重的接触摩擦作用，成形的最后阶段更为显著。成形过程中凹模的温度分布极不均匀，由于在圆角部位与工件接触时间长，该部位及附近区域一直处于较高温度，最高达到700℃，且温度在成形过程中产生周期性变化，会产生热疲劳，这将降低模具的强度，导致圆角部位更容易出现损伤。由于和工件接触的作用，凹模圆角部位一直处于高应力状态，成形最后阶段，应力显著增大，甚至超过材料的屈服强度，将使模具产生塑性变形，且应力存在周期性变化，将导致模具的应力疲劳。

气门在成形过程中，模具圆角部位的工作环境最为恶劣，终锻成形时圆角部位模具表面是与工件摩擦最激烈、摩擦时间最长的部位，最容易磨损。同时，圆角部位也是受热时间最长、温度最高、最难冷却的部位，最容易发生塑性变形和粘着磨损。因此，提高模具的高温耐摩性、延长模具的使用寿命是提高生产率、降低生产成本的主要途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，这种覆盖耐磨隔热膜层的气门的制备方法能指导覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的加工生产。

为了达到上述目的，本发明的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：

①、对覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的型腔表面机械抛光；

②、用电火花沉积制备过渡层；

③、过渡层表面机械抛光；

④、过渡层表面等离子体刻蚀微孔阵列；

⑤、过渡层表面磁控溅射制备耐磨隔热层。

所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的型腔表面机械抛光后表面粗糙度Ra≤0.05μm。

所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：过渡层表面机械抛光后表面粗糙度达到Ra≤0.05μm。

所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：过渡层表面等离子体刻蚀的微孔阵列为孔径5μm、孔深5μm、孔间距20μm。

所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：过渡层表面磁控溅射制备耐磨隔热层的磁控溅射参数为工作气压0.1~0.6Pa，加载负偏压－100～－400V，溅射电压500 ~700 V，靶材溅射电流密度0.1~0.15 A/cm²，溅射时间为0.5~30小时。

所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：用电火花沉积制备过渡层的工艺参数如为输出电压50~150V，电容100~300μF，频率2000~3000Hz，比沉积时间1~3min/cm²，电极转速2000~3000r/min。

所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于：过渡层表面等离子体刻蚀微孔阵列的工艺方法是：采用激光加工技术在厚度为0.05mm有机硅胶薄膜上加工通孔孔径为5μm、孔间距为20μm的微孔阵列；将带有微孔阵列的有机硅胶薄膜贴于模具型腔表面，进行等离子体刻蚀，离子气为Ar气，真空度为1~3Pa，基体负偏压为600~800V，时间为5~20min。

本发明的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，这种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法能指导覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的加工生产。

附图说明

图1是本发明覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法的流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法的实施例包括以下步骤：