提高粉末冶金模具使用寿命的几种方法.pdf
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1、 模具制造 2 0 0 2 N o 7总第 1 2期 4 7 n蛐蛐盈 盈 盈 盈 盈 盈 盈 盈 盈 盈 盈 蛐蛐蛐 i 模具 制造技术 l 提 高粉 末 冶金 模具 使 用 寿命 的几种 方 法 国营四三 九零厂 ( 陕 西成 阳 7 1 2 0 2 1 ) 何彬 王 维军 【 摘要】 从粉末 台 金模具的成型特点和磨损机理 出发 , 阐述 了3种依靠表 面处理来提高模具 寿 命 的途径 与方 法。 关 键词 粉 末 台 金 模具 表 面处理 渗硼 氮化 镀 铬使 用寿命 1 引言 粉末 冶金制 品是 由粉末 材料 通 过粉末 冶金 模 具压 制和窑炉烧 结而成 。一 般粉末压 制材料 的
2、粒度很 小 , 但 硬度很高, 通常在 6 0 0 7 0 0 H V之问( 相当于 5 5 - 6 0 H R C ) 。 由于粉末冶金成型工序的装料比通常在 2 - 3之间( 模具 装粉的型腔高度与压制成型的坯件高度之 比) ,必然使 模具各配合型腔之间的运动付相互运动距离加长 , 加之 粉末 成型 只能 进 行微 量粉 末润 滑 ,不 可能进 行 模壁 润 滑 , 因而 , 这种高型腔 、 干摩擦 、 多运动付 的成型工艺 , 决定 了粉末冶金模具的使用寿命较低。以压制铁氧体 磁性 材 料 为 例 : 一 般 上 模 为 C r l 2材料 , 采用 常 规 热 处 理 工 艺 : 9
3、8 0 o C 淬 火 + 2 0 0 o C回火 , 硬 度 5 8 - 6 2 H R C, 模 具 寿命原来仅有 2 - 3万件。 通过不同的预热处理+ 不同的 表面处理 , 显著提高了该类粉末冶金模具的使用寿命。 2 粉 末冶 金模具 的表 面处 理 2 1 表面 渗硼 法 ( 1 ) 盐 浴 成 份 : 脱 水 硼 砂 8 0 , 碳 化 硅 8 ( 绿 色 , 2 0 0目) , 硅钙合金 5 , 碳酸钠 3 5 , 碳酸钾 3 5 。 ( 2 ) 模具加工顺序及渗硼工艺 。 粗 加 工 一 调 质( 9 8 0 o C淬 火 + 7 0 0 o C回火 ) 一 精 加 工一 (
4、渗 硼+ 淬 火+ 回火 ) 一 精研 ,调质 目的在 于均 匀组 织 , 有 利于控 制预 变形量 。 渗 硼 工 艺 : 9 5 0 c C ( 4 5 ) h盐 浴 渗 硼 ; 9 o 0 c C + 】 0 C盐 浴预冷+ 油冷 ( 淬火 ) ; 2 0 0 c C( 2 - 3 ) h回火 , 预 冷 目的在 于 减小变形 和去除工件表面残盐 , 有利清洗。 ( 3 ) 渗硼层金相组织、 层深 、 硬度。 金 相组 织为 F e B 、 F e 2 B等相 , 层 深 : 0 1 l n l n左 右 , 硬 度 1 7 0 0 H V。 渗硼后模具寿命显著提高 , 压制毛坯 7 1
5、 0万件。 该方法渗层硬度高 , 耐磨性极好 , 缺点是高温渗硼 后冷却过程 中, 模具有较大的变形 , 预变形量难 以精确 控制, 仅适合模具尺寸公差要求不严的场合 。 2 2表 面氮化 法 采用氨气或用 N : H = 2 : 8混合气体 , 并滴入适量 甲 醇( 降低氮化层脆性) , 设备选用离子氮化炉。 毛坯 先 球 化 退火 , 粗 加 工 后 , 高 温 淬 火 、 高 温 回 火 ( 1 0 9 0 c C 淬火 , 5 3 0 C回火 ) , 再精 加 工 、 氮化 。 其 中高温 淬 火、 高温回火 目的是为获得二次硬化的基体组织 , 硬度 4 5 5 0 HR C。氮 化采
6、 用 5 2 0 c C 离 子 氮化 。 氮化层金相组织为 C r N、 C r 2 N、 F e 2 ( C N) 。 等 ; 氮化后 层 深 ( 0 1 5 - 0 1 9 ) m m( 含 过 渡 层 ) ; 氮 化 后 , 9 2 0 H V 5 o ; 脆 性 l级 。 氮化后模具寿命显著提高 , 压制毛坯 7万件 以上 , 且 为一 次连续 使用 。 该工艺渗层硬度较高, 耐磨性较好 , 最大优点是模 具变形小, 机加工艺过程易控制 ; 缺点是对氮化前基体 金相组织的均匀性即对原材料选用 ,锻造加工及预先 热处理要求较严 。氮化层质量的控制直接影响到模具 使 用寿命 的 高低 。
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- 提高 粉末冶金 模具 使用寿命 方法
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