AlCrN涂层在热锻模中的应用.pdf

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1、48模具工业2015年第4l卷第2期A1CrN涂层在热锻模中的应用卞正文(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要：针对汽车稳定杆热锻模使用寿命较短的问题，以W6Mo5CrV2钢为基体，采用A1CrN涂层方法对模具型腔表面进行了材料改性，使模具的使用寿命获得较大提高，降低了使用成本，取得了良好的效果。关键词：A1CrN涂层；热锻模；使用寿命；表面处理中图分类号：TG315．2文献标识码：B文章编号：1001—2168(2015)02—0048—04ApplicationofAICrNcoatinginhotforgingdiesBIANZheng-wen(Collegeof

2、MechanicalEngineering，YangzhouUniversity，Yangzhou，Jiangsu225127，China)Abstract：Inordertoextendthese~wicelifeofahotforgingdieforanautomobilestabiliz—erbar．thecoatingofA1CrNontheW6Mo5CrV2diecavitysurfacewasusedtomodifythemateria1．Thecostcanalsobereduced．Keywords：AICrNcoating；hotforgingdie；servic

3、elife；surfacetreatment1引言热锻模是一种重要的金属成型1具，是传递压力、迫使高温金属毛坯在型腔内通过塑性变形达到锻件成型的J二具，／泛应川于机械、汽车等领域I“。但是，热锻模工作条件十分恶劣，在高温、高压、高摩擦和反复加热与冷却等恶劣的环境卜lJ：作，与约1000高温的金属坯料接触，腔表层温度急剧升高以致受热膨胀，受内层金属阻碍而无法自由膨胀，表层金属受到较大压应力。模具脱模后，型腔表面温度迅速降低，产生反向温度梯度，内层金属温度高丁表层金属温度，表层金属受到拉戍力作，在此情况F金属表层形成网状裂纹，经扩展便图1模具型腔损坏部位示意图产生热疲劳断裂，降低使用寿

4、命。l为模具型腔a．热裂纹(龟裂)：发生在接触毛时问长和损坏部何示意1。突出部位；b．破裂：发生在受力较大部何的实践证明，现有的均质热锻模具钢(包括高速戍力集中处，如角：(：．塑性变形：发生在模钢)均难以满足热锻模模膛及近表面层的使用性能具型腔表面软化部位和受力较大音I5何；d．磨损：发生存金属流动激烈处要求。因此，改善模腔表面及近表面层材料性能是提高热锻模使用寿命的重要手段之一，而通过缓解热应力的梯度材料技术和表面l程技术，可在此方压力机加¨J，材料的加热温度为1000。C左右，加面发挥作用。汽车稳定杆是一种需要大批量生产l415tq：／min。由丁加上条什恶劣，模具使，}_}j

5、寿命的零件，传统机加_l：方法无法满足需要，使用热锻较短，增加了模具更换次数，从而降低r作效率，提模成型是一种很好的加ll1方法。目前，使JH=j机械式高生产成本。为此，延长单什模具的使用寿命，是提高工作效率的有效方法。住改变基体材料而无收稿日期：2014-09—23。法大幅延长模具使寿命时，只有通过对材料表面作者简介：卞正文(1984一)，男(汉族)，江苏扬州人，T程帅，主要进行改性的方法米实现。从事模具发计I：作。模具工业2015年第4l卷第2期492加工方法钢种，作为热作模具钢工作温度可达600～700℃，在2．1基体材料选择这个温度下具有高硬度，热硬性好，并且可以承受目前，

6、热锻模主要材料有H13、3Cr2W8V、一定的冲击载荷；使用后平均寿命达12000次左W6Mo5CrV2，3种热作模具钢的化学成分如表1所右，加工与热处理工艺成熟、稳定，是这3种材料中示，物理性能参数如表2所示。综合性能最好的材料。因此，涂层处理选用W6Mo5CrV2作为基材。表13种热作模具钢的化学成分wt％在基材的加[方法中，需涂层处理的热锻模材料CSiMnWCrMoV上、下模在涂层前按照正常流程加工：备料(退火状0．80-0．20~0．15～5．50-3．80-4．50-1．75~态)一粗加工一调质处理一精加工一真空热处理一W6M05CrV2O．900．450．406．754

7、．405．5O2-2O表面喷丸处理一模具型腔镜面抛光处理。0-3O～7．50-2．20-0．2O～3Cr2W8V≤0．40≤0．40调质处理可作为零件最终热处理前的预备热0．409．002．700．5O处理，细化原始组织，改善切屑性能，为后序加工与0．32-0．80-0．20-4．75~1．10～0．80-Hl3最终热处理做准备。喷丸处理可在工件表面产生0．45l-2O0．5O5．5O1．751．20大量塑性变形，使其表面组织发生变化，形成表面压应力层，包括位错增加、