大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝的製作方法

2023-05-25 13:16:06

專利名稱：大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝，特別是涉及大型、複雜、高 壽命壓鑄模具真空熱處理工藝。
背景技術：
汽車發動機缸體、變速箱殼體、離合器殼體等壓鑄模具單塊往往尺寸大(外形 尺寸超過900mm，重量超過1000公斤)、型腔複雜(抽芯機構多，厚薄不均勻)、壁厚超過 300mm。採用傳統的快速冷卻，容易導致模具變形、甚至開裂；國內外很多熱處理同行大都採 用爐溫控制加熱，採用冷卻壓力小於6Bar的分級淬火的熱處理工藝，雖然變形量得到了有 效的改善，卻導致了模具性能的下降，使得模具壽命達不到要求。專利號為200710037795. 3 的大型壓鑄模具微變形真空熱處理工藝是單純的採用爐溫來控制加熱的；冷卻壓力不大於 4Bar，通過同時降低風機轉速和冷卻壓力來實現等溫，等溫時間為20 30分鐘。

發明內容
本發明目的在於提供一種大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝，其解決了快速冷 卻開裂和慢速冷卻性能下降的矛盾，其既能降低開裂風險，又不損傷壓鑄模具性能的熱處 理工藝；其在模具心部和表層插入熱電偶，通過爐溫電偶、模具心部電偶和模具表面電偶來 控制壓鑄模具的加熱和冷卻速度。在先共析鐵素體、先共析碳化物區間，以大於9Bar的冷 卻壓力快速冷卻，避開先共析鐵素體、先共析碳化物的析出；在粗大貝氏體未形成前，通過 降低冷卻壓力，關閉冷卻風扇，開啟對流風扇等來實現等溫淬火處理，使得模具心部和表面 溫度梯度降低。本發明的技術方案是這樣實現的大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝，其特徵 在於在模具心部和表層插入熱電偶，通過爐溫電偶、模具心部電偶和模具表面電偶來控制 壓鑄模具的加熱和冷卻速度；其具體的工藝過程如下(1)、加熱a)以每小時150 200°C的速度升爐溫(Tf)至550 625°C，等待心部溫度(Tc) 到達Tf溫度後，保溫15分鐘；b)以每小時100 150°C的速度升爐溫(Tf)至825 875°C，等待表面溫度(Ts) 到達Tf後，保溫15分鐘；c)之後20分鐘內，將爐溫(Tf)升到奧氏體化溫度，等待到心部溫度(Tc)到達奧 氏體化溫度後(Ta)，保溫30分鐘；(2)、冷卻a)不低於9Bar的冷卻壓力下，開啟冷卻風扇，當模具表面溫度(Ts)淬到427°C 時，將冷卻壓力降到2Bar，停止冷卻風機轉動，打開對流風扇，開始等溫處理；b)當心部溫度(Tc)和表面溫度(Ts)的溫差為90°C時，或者當等溫時間達到10 分鐘時，停止對流風扇，結束等溫處理；
c)等溫處理結束後，將冷卻壓力升高到6. OBar以上，啟動冷卻風機。d)當心部溫度(Tc)冷卻到93°C時，出爐空冷。本發明的積極效果是通過爐溫電偶、模具心部溫度電偶和模具表面電偶來共同控 制；在先共析鐵素體、先共析碳化物區間，以大於9Bar的冷卻壓力快速冷卻；在粗大貝氏體 的析出以上溫度，通過把冷卻壓力降低到2Bar ，停止風機轉動，啟動對流風扇來實現等溫， 等溫時間不超過10分鐘；等溫結束後，再將氮氣壓力充到6Bar以上，關閉對流風扇，重新 啟動風機轉動來實現快速冷卻；從而獲得最理想的組織性能和最小的變形；其工藝科學合 理，能保證大型壓鑄模具的使用壽命，有顯著的技術進步，其經濟價值和市場前景是很可觀 的。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步的描述實施例1大型離合器殼體壓鑄模具的真空等溫熱處理該大型離合器殼體壓鑄模具外形尺寸為940X920X310，真空熱處理重量為1256 公斤，模具單邊留精加工餘量2mm，熱處理後要求硬度HRC44 46。該模具選用進口真空熱處理爐進行，爐子有效尺寸為 1000_X IOOOmmX 1500mm，額定熱處理重量為1500公斤。裝爐時在模具背部鑽一個 Φ2. 2X16孔用於插熱電偶，該點溫度為模具的表面溫度，記為Ts。將熱電偶插入模具的通 水管道的正中央，兩端用石棉堵塞住，保證熱電偶端頭與模具水管內壁接觸，該點溫度為模 具的心部溫度，記為Tc。熱處理爐子溫度記為Tf。熱處理工藝如下所示一、去應力1,3.5小時升爐溫(Tf)到648°C，當模具心部溫度(Tc)達到648°C後，保溫1小 時；2. 5小時降模具心部溫度(Tc)到4270C ；2、出爐，在靜止空氣中將心部溫度(Tc)冷卻到65°C以下。二、奧氏體化a)以3. 5小時升爐溫至625°C，等待心部溫度(Tc)到達此溫度後，保溫15分鐘。；b)用105分鐘將爐溫升到875°C，等待表面溫度(Ts)到達此溫度後，保溫15分鐘。c)用18分鐘將爐溫(Tf)升到1015°C，等待到心部溫度(Tc)到達此溫度後，保溫 30分鐘。三、等溫淬火a)在9Bar下，將表面溫度(Ts)淬到427°C，再降壓到2Bar，開對流風扇，停止冷卻 風機，b)大約4. 5分鐘後，模具心部溫度(Tc)和表面溫度(Ts)溫差為90°C時，等溫結 束。升壓至6. 5Bar，停對流風扇，啟動冷卻風機。當心部溫度(Tc)淬到93°C時，出爐。c)出爐後，在靜止空氣中冷卻到心部溫度(Tc)達到65°C。四、回火1.當心部溫度(Tc)達到65°C即進行回火，採用575°C、580°C和560°C三次回火， 每次回火保溫時間16小時。
該離合器殼體壓鑄模具最終硬度為HRC44. 5，模具變形量為0. 15mm,目前模具使 用超過15萬模次。實施例2大型變速箱殼體壓鑄模具的真空等溫熱處理該大型變速箱殼體壓鑄模具外形尺寸為840X820X410，真空熱處理重量為1456 公斤，模具單邊留精加工餘量2mm，熱處理後要求硬度HRC42 46。該模具選用進口真空熱處理爐進行，爐子有效尺寸為 1000_X IOOOmmX 1500mm，額定熱處理重量為1500公斤。裝爐時在模具背部鑽一個 Φ2. 2X16孔用於插熱電偶，該點溫度為模具的表面溫度，記為Ts。將熱電偶插入模具的通 水管道的正中央，兩端用石棉堵塞住，保證熱電偶端頭與模具水管內壁接觸，該點溫度為模 具的心部溫度，記為Tc。熱處理爐子溫度記為Tf。熱處理工藝如下所示一、去應力1,4.5小時升爐溫(Tf)到6500C，當模具心部溫度(Tc)達到6508°C後，保溫1小 時；3小時降模具心部溫度(Tc)到427 °C ；2、出爐，在靜止空氣中將心部溫度(Tc)冷卻到65°C以下。二、奧氏體化b)以3小時升爐溫至550°C，等待心部溫度(Tc)到達此溫度後，保溫15分鐘。c)用120分鐘將爐溫升到825°C，等待表面溫度(Ts)到達此溫度後，保溫15分鐘。d)用16分鐘將爐溫(Tf)升到1015°C，等待到心部溫度(Tc)到達此溫度後，保溫 30分鐘。三、等溫淬火a)在IOBar下，將表面溫度(Ts)淬到427°C，降壓到2Bar，停冷卻風機，開對流風 扇；b)大約5分鐘後，心部溫度(Tc)和表面溫度(Ts)溫差為90°C時，結束中斷。升 壓至8Bar，停對流風扇，啟動冷卻風機，當心部溫度(Tc)淬到93°C時，出爐。c)出爐後，在靜止空氣中冷卻到心部溫度(Tc)達到65°C。四、回火1.當心部溫度(Tc)達到65°C，立即進行回火，採用575°C、580°C和560°C三次回 火，每次回火保溫時間18小時。該變速箱殼體壓鑄模具最終硬度為HRC44. 0，模具變形量為0. IOmm,目前模具使
用正吊ο
權利要求
大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝，其特徵在於在模具心部和表層插入熱電偶，通過爐溫電偶、模具心部電偶和模具表面電偶來控制壓鑄模具的加熱和冷卻速度；其具體的工藝過程如下(1)、加熱a)以每小時150～200℃的速度升爐溫(Tf)至550～625℃，等待心部溫度(Tc)到達Tf溫度後，保溫15分鐘；b)以每小時100～150℃的速度升爐溫(Tf)至825～875℃，等待表面溫度(Ts)到達Tf後，保溫15分鐘；c)之後20分鐘內，將爐溫(Tf)升到奧氏體化溫度，等待到心部溫度(Tc)到達奧氏體化溫度後(Ta)，保溫30分鐘；(2)、冷卻a)不低於9Bar的冷卻壓力下，開啟冷卻風扇，當模具表面溫度(Ts)淬到427℃時，將冷卻壓力降到2Bar，停止冷卻風機轉動，打開對流風扇，開始等溫處理；b)當心部溫度(Tc)和表面溫度(Ts)的溫差為90℃時，或者當等溫時間達到10分鐘時，停止對流風扇，結束等溫處理；c)等溫處理結束後，將冷卻壓力升高到6.0Bar以上，啟動冷卻風機。d)當心部溫度(Tc)冷卻到93℃時，出爐空冷。
全文摘要
本發明涉及一種大型壓鑄模具的真空等溫熱處理工藝，其特徵在於在模具心部和表層插入熱電偶，首先以每小時150～200℃的速度升爐溫至550～625℃，然後以每小時100～150℃的速度升爐溫至825～875℃，20分鐘以內，將爐溫(Tf)升到奧氏體化，保溫30分鐘。然後並在不低於9Bar的冷卻壓力下快速冷卻，當模具表面溫度(Ts)降到427℃時，將冷卻壓力降到2Bar，停止冷卻風機轉動，打開對流風扇；等溫結束後，再將氮氣壓力充到6Bar以上，關閉對流風扇，重新啟動風機轉動來實現快速冷卻。從而獲得最理想的組織性能和最小的變形；其工藝科學合理，能保證大型壓鑄模具的使用壽命，有顯著的技術進步，其經濟價值和市場前景是很可觀的。
文檔編號C21D9/00GK101880760SQ20101022408
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者孫偉, 方建儒 申請人:中國第一汽車集團公司