[发明专利]一种导热耐磨耐疲劳模具及其制造工艺

说明书

本发明公开了一种导热耐磨耐疲劳模具及其制造工艺，该模具包括：模芯基体、位于所述模芯基体表面且带有随形水路的冷却基体、位于所述冷却基体表面的导热耐磨耐疲劳层和涂覆于所述导热耐磨耐疲劳层表面的渗氮层，其中，所述导热耐磨耐疲劳层采用合金粉末作为原料，通过喷粉式激光熔覆工艺形成。本发明在模具表面激光涂覆导热耐磨耐疲劳层，并进行离子渗氮，提高了模具的表面硬度，增加模具的耐磨性能；同时导热耐磨耐疲劳层中的钛铝钼铬比铁更容易形成结合度高的氮化物，进行形成高强度的渗氮层。

技术领域

本发明涉及模具制造领域，特别涉及一种导热耐磨耐疲劳模具及其制造工艺。

背景技术

模具一般承受变应力和冲击力，容易受到磨损损坏，特别是热作模具，工件成型温度往往在300℃以上，还要经受高温氧化、烧损以及在强烈水冷条件下经受冷热变化引起的热冲击作用，在服役时需要承受高应力、热冲击、热磨损及腐蚀等载荷的作用，失效部位主要体现在模腔应力集中点或高温聚集点，如模腔边缘、中央凸块处，故模具寿命很低。

为提高寿命，目前采用的主要方法是表面强化。常规方法有淬火、渗氮、PVD，热喷涂等，但这些方法效果有限，因为热作模具工作在高温环境，传统的淬火在高温环境下又进入了回火状态，而PVD涂层薄，使用寿命短，价格昂贵，热喷涂与基体以机械结合为主，冶金结合为辅，涂层存在一定的气孔，结合强度不足，而且喷涂后表面粗糙度极大，需要后续的磨削加工，但热喷涂一般喷涂的镍基合金涂层硬度极高，不易精加工，一般只适用规则形状的工作，如轴类和平台零件。另外，对于渗氮，由于铁的氮化物与基体材料热膨胀系数的差异，导致在交变温度造成的内应力作用下渗氮层极易剥落。

发明内容

本发明提供一种导热耐磨耐疲劳模具及其制造工艺，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种导热耐磨耐疲劳模具，包括：模芯基体、位于所述模芯基体表面且带有随形水路的冷却基体、位于所述冷却基体表面的导热耐磨耐疲劳层和涂覆于所述导热耐磨耐疲劳层表面的渗氮层，其中，所述导热耐磨耐疲劳层采用合金粉末作为原料，通过喷粉式激光熔覆工艺形成。

作为优选，所述导热耐磨耐疲劳层的厚度为0.5mm-3mm，所述渗氮层的厚度为0.05-0.3mm。

作为优选，所述冷却基体通过焊丝堆焊增材制造的方式形成，所述焊丝采用钢材。

作为优选，所述模芯基体由低合金钢铸造而成。

本发明还提供一种导热耐磨耐疲劳模具的制造工艺，包括：

步骤1：通过铸造方式铸造模芯基体；

步骤2：对模芯基体进行粗加工去除黑皮；

步骤3：用增材制造的方式在模芯基体表面堆焊出带有随形水路的冷却基体；

步骤4：采用喷粉式激光熔覆工艺在冷却基体表面制备导热耐磨耐疲劳层；

步骤5：对所述导热耐磨耐疲劳层的表面进行精加工；

步骤6：对所述导热耐磨耐疲劳层进行离子渗氮，进而在所述导热耐磨耐疲劳层表面形成渗氮层。

作为优选，所述步骤1中，所述模芯基体的材质采用低合金钢。

作为优选，所述步骤3中，采用中低碳低铬高钼含量合金钢作为焊丝，增材堆焊所述冷却基体。

作为优选，所述步骤4中采用合金粉末作为导热耐磨耐疲劳层的原材料，所述合金粉末为钴粉、铁粉、铝粉、钛粉和钼粉。

作为优选，所述合金粉末配比为：5％的铁粉、1.5％的铝粉、2％的钛粉、5％的钼粉，余量为Co42。

作为优选，所述导热耐磨耐疲劳层的厚度为0.5mm-3mm，所述渗氮层的厚度为0.05-0.3mm。