[发明专利]一种提高热锻造模具寿命的方法

说明书

本发明公开了一种提高热锻造模具寿命的方法，模具依次经过锻压、退火、淬火、回火和激光熔覆工艺，本发明将模具热处理工艺和激光熔覆工艺相结合，形成一套全新的模具热锻造方法，借助热处理工艺消除锻造内应力、细化晶粒，促使模具硬度均匀化，借助激光熔覆工艺形成耐磨性能优异的熔覆层，降低常规磨损对模具寿命的影响，提高模具使用寿命，降低企业经营成本。

技术领域

本发明涉及热锻模具加工技术领域，具体而言涉及一种提高热锻造模具寿命的方法。

背景技术

在机械制造行业，各种热锻模具堪称锻造生产之母。在使用过程中，锻造模具早期内部断裂现象非常严重，有的模具打几十件就出现疲劳裂纹，有的模腔出现坍塌。从锻造现场调查原因了解到以5CrNiMo材料为代表的特种模具钢材每年报废损失有20吨以上，市场经济价值约计32万元，延误工期造成的损失更难以估量。因此，热锻模具寿命较短，一直是锻造行业的一大问题，也是制造企业发展生产的一道难题。

多年来，国内外专业工作者为解决上述问题，不断提升热锻模具使用寿命，进行大量的科学研究和广泛的生产实践，例如：不断研制热作模具专用新材料，加强工艺装备，提高模具设计和制造工艺水平，推动了模具制造行业的技术进步，但总体仍不是十分理想。

发明内容

本发明提供了一种提高热锻造模具寿命的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高热锻造模具寿命的方法，模具依次经过锻压、退火、淬火、回火和激光熔覆工艺，具体包括以下步骤：

S1：锻压，锻造的初始温度为1200-1300℃，终锻温度不低于800℃，空冷30-60s，若终锻温度过高，易形成粗大晶粒，降低模具力学性能，反之，模具的锻压性能变差；

S2：退火，将模具加热至800-820℃，保温4-5h，冷却至380℃以下，出炉，空冷至室温，抽检4个点，硬度为185HB-210HB时，进行步骤S3，反之，重复步骤S2；

S3：淬火，将模具加热至850-870℃，保温5-6h，加热过程采用梯度升温方式，出炉，冷却至750-780℃，将模具置于淬火油，油冷至180-200℃；

S4：回火，回火温度为450-470℃，单次回火时间为6-8h，回火次数不少于1次，相邻两次回火时间不超过4-6h；

S5：激光熔覆，熔覆粉末包括5％介孔碳化钨和95％Co基合金粉末，激光器的输出功率为2.5-3kW，扫描线速度为30-35mm/s，送粉速度为25-30g/min。

采用大功率激光器和高扫描线速度，在模具表面形成熔池后，激光能够快速远离熔池，熔融的熔覆粉末快速降温，形成晶粒细小的熔覆层，提高了熔覆层的硬度和耐磨性能，此外，在此过程中，激光熔覆对模具的热辐射少，避免产生再热裂纹或气泡，提高模具的使用寿命。

发明人在长期实践中发现：热锻模具在使用过程中，由于长期在高温下承受反复的机械和交变载荷，模腔表面温度达500℃以上时，模具容易产生热疲劳裂纹、高温氧化、高温磨损等，导致局部位置失效，而高温磨损是热锻模具主要失效形式，因此，改善模具高温磨损性能是提高其使用寿命的关键因素。在此基础上，发明人对熔覆粉末、熔覆过程中的工艺参数进行改进，以获得硬度均匀的熔覆层，提高模具的耐高温磨损性能。

进一步，所述步骤S3中，在梯度升温过程中，升温速度低于200℃/h，且温度为350℃、540℃、720℃时，保温1-1.5h。

进一步，所述步骤S4中，具体包括以下步骤：

S41：模具为中小型时，其高度小于375mm，回火次数为1-2次，相邻两次回火时间不超过6h，抽检4个点，硬度为39HB-47HB时，进行步骤S5，反之，重复步骤S4；