[发明专利]一种钢基冲压模具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钢基冲压模具，包括合金层和钢基体，合金层和钢基体之间设置有硼箔夹层，合金层按照质量百分比由以下组分组成，WC粉末55％～65％、Ta粉末10％‑15％、Fe粉末3.5％～10％、石墨粉1％‑2％和Ta丝20％～25％，以上各组分的质量百分比之和为100％，其中，Ta丝的丝径为0.3mm‑1mm，WC粉末的粒度为6μm‑18μm，Ta粉末的粒度为5μm‑10μm，Fe粉末的粒度为1μm‑4μm，石墨粉的的粒度为2μm‑5μm。本发明还公开了一种钢基冲压模具的制备方法，采用该方法制备的钢基冲压模具具有良好的耐磨性、韧性以及损伤容限，能有效防止模具使用过程中的开裂情况。

技术领域

本发明属于模具技术领域，涉及一种钢基冲压模具及其制备方法。

背景技术

冲压是在室温下利用安装在压力机上的冲压模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压加工时，凹、凸模具之间往复不断地分合，因此要求模具具有良好的耐冲击性和刚性，从而在反复冲压下不易变形或断裂。

冲压模具多采用合金钢材质，在长期反复冲击下，表面易发生高温氧化和塑性变形，影响成型精度和效果。据此，学者们采用多种表面改性方法提高冲压模具的抗冲击变形能力。专利号为CN103084572A的发明专利公开了一种利用超音速喷涂技术在冲压模具表面制备耐磨复合涂层的技术。复合层是由碳化钨或碳化铬构成的陶瓷相和镍基合金相构成，陶瓷相提高表面硬度，镍基合金使涂层和模具整体形成牢固结合，提高了模具的使用寿命和耐磨性；专利号为CN203853449U的实用新型专利公开了一种在冲压模具表面利用PVD法制备TiN、CrN、TiCN等涂层的方法。在冲头的外表面均匀设置硬质合金层，凹模的内表面设置抗磨层，包括高强度弹性复合层和与高强度弹性复合层平滑连接的树脂层。硬质合金层增加了冲头的刚性和抗磨损程度，延长了冲头的使用寿命；凹模刀口部表面采用树脂层和陶瓷颗粒层共同作用，利用陶瓷颗粒优异的耐磨性能，增强了凹模的抗磨性；陶瓷颗粒层表面均匀涂覆的树脂层，提高了凹模的耐冲击强度。此外，专利号为CN109371217A的发明专利公开了一种冷冲压模具的表面处理方法。冷冲压模具的基体材料为T10A钢、7SiCrMnMoV钢、CrWMn钢或Cr12Mo1V1钢中的一种。进行如下处理：(1)硬度调整预处理，三次500℃以上的高温淬火、回火处理；(2)补焊及抛光处理；(3)表面脱脂处理；(4)喷砂处理；(5)PVD处理；(6)二次抛光处理。其中喷砂涂层选用TiN、CrN、TiCN、TiAlN、CrAlN或CrAlTiN中的一种。此发明使冷冲压模具的表面更加符合装配制造的要求，提高模具的综合性能，延长了模具的使用寿命。

可见，表面改性可改善冲击模具的抗冲击变形行为，提高使用寿命。但是，超音速喷涂与PVD方法制备的改性层厚度有限且工艺复杂，条件苛刻；而且，PVD与设置改性层方法又存在层间界面结合强度低、韧性较差的问题，限制了冲压模具使用寿命的进一步提高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种钢基冲压模具，解决了现有冲压模具韧性差，在使用过程中频繁开裂的问题。

本发明所采用的第一技术方案是一种钢基冲压模具，包括合金层和钢基体，合金层和钢基体之间设置有硼箔夹层，合金层按照质量百分比由以下组分组成，WC粉末55％～65％、Ta粉末10％-15％、Fe粉末3.5％～10％、石墨粉1％-2％和Ta丝20％～25％，以上各组分的质量百分比之和为100％。

Ta丝的丝径为0.3mm-1mm，WC粉末的粒度为6μm-18μm，Ta粉末的粒度为5μm-10μm，Fe粉末的粒度为1μm-4μm，石墨粉的的粒度为2μm-5μm。

本发明所采用的第一技术方案是一种钢基冲压模具的制备方法，包括以下步骤:

步骤1，按照质量百分比分别称取以下组分，WC粉末55％～65％、Ta粉末10％-15％、Fe粉末3.5％～10％、石墨粉1％-2％和Ta丝20％～25％，以上各组分的质量百分比之和为100％；