[发明专利]一种用于锻模再制造的复合强化方法及其锻模和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻模表面强化处理方法，具体涉及一种用于锻模再制造的复合强化方法及其锻模和使用方法。

 

背景技术

在锻造过程中，锻模通常在高温、高压、高负荷的恶劣条件下工作，因而锻模型腔容易因塑性变形、过度磨损、疲劳裂纹而失效，导致锻模使用寿命大大降低。失效锻模一般可通过再制造达到循环使用的目的。

目前，锻模再制造的主流工艺是整体堆焊。其工艺过程一般为：对锻造锻模失效型腔的疲劳层及裂纹进行碳弧气刨清理，将锻模预热，采用焊条或焊丝对型腔进行堆焊再制造，之后进行热处理，再加工出锻模型腔。

为进一步提高锻模性能，发明人曾提出一种锻模堆喷复合焊制备方法并申请了申请号为201010102393.9的发明专利。该技术中，采用在锻模基体上先堆焊，再喷焊，最后机加工的方式制得锻模。采用该方法制得或者再制造的锻模，能够使得锻模具有较好的内部韧性和表面强度性能，一定程度上提高锻模热硬性和耐疲劳性，使得锻模寿命得到一定程度延长，但仍然存在以下缺陷。

1、采用堆焊加喷焊的方式，虽然提高了硬度，但是由于喷焊层硬度较高，故喷焊后在机加工时会造成不便，加大了机加工难度，加剧了机加工刀具的磨损并导致降低了机加工的精度。同时也使得机加工后会在锻模内腔表面留下微裂纹和尖锐刀痕。这样微裂纹和尖锐刀痕成为锻模潜在的裂纹源，并且降低了表面粗糙度。这些因素对堆焊锻模的疲劳性能、耐磨损性能有较大的影响，最终影响了堆焊锻模的使用寿命的进一步延长。

2、锻模经堆焊及机加工后表层会形成有害的残余拉应力场，后续的钳工打磨无法将其清除，降低了锻模表层抗疲劳性能，同样会降低锻模使用寿命。

3、该方法制得的锻模润滑效果较差，锻造过程中锻模和坯料摩擦较大，导致锻模磨损严重，降低了锻模使用寿命。

故在保证锻模仍然具备较好的内部韧性和表面性能的基础上，怎样克服上述缺陷，进一步延长锻模寿命，成为本领域技术人员需要考虑解决的问题。

 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：怎样提供一种在能够保证锻模仍然具备较好的内部韧性和表面强度性能，具有较好的耐磨耐疲劳性能的基础上，还能够降低机加工难度，并能够进一步延长锻模使用寿命的用于锻模再制造的复合强化方法及其锻模和使用方法

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种用于锻模再制造的复合强化方法，包括先对锻模表面待强化区进行堆焊的步骤，其特征在于，堆焊之后先对锻模进行机加工至所需尺寸，然后再对锻模表面待强化区进行喷丸处理。其中堆焊之前需要对待强化锻模表面清理消缺，堆焊时，预留机加余量。

这样，本发明中堆焊工艺后，取消了喷焊的工艺过程，直接机加工为所需型腔尺寸，再进行喷丸处理。这样，堆焊工艺确保了锻模具有较好的内部韧性，喷丸处理确保了具有良好的表面强度。同时堆焊后直接进行机加加工，降低机加工难度，提高了机加工精度，机加工后进行喷丸处理，不仅提高了锻模型腔表面性能，而且消除了机加工后在锻模内腔表面留下微裂纹和尖锐刀痕，消除了潜在的裂纹源，获得圆滑的亚光表面，提高锻模表面的耐磨及耐疲劳性能，并省去传统工艺的钳工打磨工序，降低劳动负荷，提高了表面性能。同时喷丸的方式，能够改变堆焊及机加工后锻模表层形成的应力场分布，并在表层形成有益的残余压应力，提高锻模表面耐疲劳性能，进一步延长锻模使用寿命。

上述方法，具体包括依次执行的以下步骤：

A 对于待强化锻模表面进行清理，去除氧化皮及油污等，对于有疲劳层、裂纹、磨损、变形的部位用碳弧气刨刨掉；

B对锻模进行整体预热，装炉温度≤450℃，保温温度450℃±20℃；

C采用保温材料包裹进行堆焊，控制焊接过程中锻模温度≥300℃；

D 堆焊完毕立刻进行去应力回火，装炉温度≤450℃，保温温度550℃±20℃，去应力回火后，将锻模沙冷至室温；

E 对堆焊后的锻模进行机械加工，使锻模各部位尺寸到位；

F 将上述锻模放在喷丸设备的载物台上进行喷丸处理。

上述具体工艺方法步骤，能够确保锻模的内部性能和表面性能均能够更好地满足锻模使用要求，最大程度延长了锻模使用寿命。

作为优化，所述E步骤中机加预留0.01-0.05mm的喷丸压实量。更加确保喷丸后型腔尺寸能够精确满足要求。