[发明专利]多区域异质材料复合结构温热挤压模及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多区域异质材料复合结构温热挤压模，在模具轴向的方向上，将模具分为截面积不变区域和截面积减小圆角过渡处区域，其中，截面积不变区域和截面积减小圆角过渡处区域均为合金粉末通过增材制造技术制备而成；截面积不变区域用热作模具钢粉末通过增材制造技术制成；截面积减小圆角过渡区域采用碳化钨或碳化铬和自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成。本发明提出的多区域异质材料复合结构温热挤压模，可提高模具的综合性能和使用寿命，并合理利用材料。

技术领域

本发明涉及挤压模具技术领域，尤其涉及一种多区域异质材料复合结构温热挤压模及其制备方法。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展和国际市场竞争的日益激烈，高性能、高精度、低成本以及节能降耗的汽车零部件制造与成形技术已成为汽车工业发展的必然趋势，也是提高产品竞争力的最佳途径。冷挤压成形技术由于具有生产效率高、材料利用率高、成形零件尺寸精度高的优点，因而广泛应用于凸轮轴、齿轮轴等重要汽车轴类零部件的生产。冷挤压成形由于受到材料变形抗力和塑性的限制，变形程度有限，因此其应用受到一定的限制。温热挤压成形技术作为一种在冷挤压成形基础上发展起来的塑性成形新技术，具有冷挤压成形技术的优点，突破了冷挤压中零件形状、零件材料、需增加中间热处理工序及变形抗力的局限性，在国内外受到了越来越广泛的应用。

在温热挤压成形过程中，由于坯料和模具之间存在非常高的滑动速度和较高的温度交换，并且在模具圆角过渡处特别是模具横截面积大幅度减小的位置会产生非常大的正压力，导致模具失效而使模具寿命降低。通常温热挤压成形过程中的模具失效分为磨粒磨损、塑形变形和热机械疲劳三种。经研究表明，其中磨粒磨损和塑性变形是导致温热挤压模具在服役环境中失效的主要原因。

目前，对于如何提高温热挤压模具的寿命，研究人员提出了很多方法，如改进成形工艺、优化模具结构、选用先进的高温模具材料、以及对模具进行表面强化处理等，虽然在某些条件下达到了一定的效果，但还是具有不足之处，其主要体现在：(1)模具型腔由于受到工件形状与尺寸的限制，难以大幅度的对模具型腔尺寸和模具结构进行优化处理；(2)由于模具不同区域坯料和模具表面的作用力不一样导致模具不同位置磨损不均匀，局部区域磨损严重，模腔形状尺寸优化区域在磨损过程中得不到长久保持而导致优化失效；(3)大体积采用高温材料，不能合理利用材料而造成模具材料的浪费，难以发挥材料的性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多区域异质材料复合结构温热挤压模及其制备方法，旨在提高模具的综合性能和使用寿命，并合理利用材料。

为实现上述目的，本发明提供一种多区域异质材料复合结构温热挤压模，在模具轴向的方向上，将模具分为截面积不变区域和截面积减小圆角过渡处区域，其中，

所述截面积不变区域和截面积减小圆角过渡处区域均为合金粉末通过增材制造技术制备而成；

所述截面积不变区域用热作模具钢粉末通过增材制造技术制成；

所述截面积减小圆角过渡区域采用碳化钨或碳化铬和自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成。

优选地，当截面积减小圆角过渡处区域设置有多个区域时，尺寸较小区域的复合材料粉末其高温下耐磨性能优于或等于尺寸较大区域的复合材料粉末。

优选地，当截面积减小圆角过渡处区域分为第一截面积减小圆角过渡处区域和第二截面积减小圆角过渡处区域时，

第一截面积减小圆角过渡处区域采用碳化钨或碳化铬和铁基自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成；

第二截面积减小圆角过渡处区域采用碳化钨或碳化铬和镍基自熔性合金粉末混合制备的复合材料粉末制成。

优选地，当截面积减小圆角过渡处区域分为第一截面积减小圆角过渡处区域、第二截面积减小圆角过渡处区域和第三截面积减小圆角过渡处区域时，