多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)模具鋼模塊的方法與流程

技術(shù)特征：

1.一種多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)模具鋼模塊的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)材質(zhì)計(jì)算焊合所需應(yīng)變量及溫度等因素的影響，依據(jù)在鍛件的生產(chǎn)過程中，鍛坯內(nèi)部宏觀與微觀空洞型缺陷的閉合條件：

${\mathrm{\γ}}_s\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_m}{{\mathrm{\σ}}_s}\right)=-F\left(V_0\right)$

式中：γ_s——八面體的切應(yīng)變

V₀——原始的空洞率

其中，

確定空洞的面積，再根據(jù)空洞面積確定板坯單元體的截面尺寸，選擇出合適尺寸的軋制板坯；

步驟二、多個(gè)相同材質(zhì)的金屬板坯單元體在進(jìn)行堆疊之前，對(duì)板坯單元體的接觸面進(jìn)行處理，首先去除板坯單元體表面的氧化皮，然后用有機(jī)溶劑清洗板坯單元體的表面；以確保板坯單元體需要焊接的接觸面高度清潔，無(wú)雜質(zhì)、油漬及表面氧化物等殘留，盡可能地減少模具鋼模塊的缺陷；

步驟三、將清潔后的板坯單元體逐層堆疊，然后快速地轉(zhuǎn)入到由普通碳鋼焊接成的箱體內(nèi)，堆疊的板坯單元體裝箱后，焊接上箱體蓋，然后將箱體內(nèi)部抽真空，并對(duì)整個(gè)箱體進(jìn)行密封；

步驟四、將內(nèi)部裝有堆疊板坯單元體的箱體放在加熱爐的墊鐵上，單元體的堆疊面平行于水平面，然后開始對(duì)箱體進(jìn)行加熱，加熱工藝為：在350℃保溫4小時(shí)后，以小于或等于50℃/小時(shí)的升溫速率將溫度升高到650℃，在650℃保溫7小時(shí)，然后再以50℃/小時(shí)的升溫速率將溫度升高到850℃，并在850℃保溫9小時(shí)后，以50℃/小時(shí)的升溫速率，使溫度上升到1200℃，最后在1200℃保溫20小時(shí)；

步驟五、把加熱后的箱體吊裝到水壓機(jī)的墩粗平臺(tái)上，對(duì)箱體以及其內(nèi)部的堆疊板坯單元體進(jìn)行墩粗保壓焊合，墩粗保壓焊合的溫度、保溫時(shí)間和焊接比壓三者滿足菲克第二定律，使板坯單元體的裂隙型缺陷充分的焊合；菲克第二定律指出，在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，在距離x處，濃度隨時(shí)間的變化率等于該處的擴(kuò)散通量隨距離變化率的負(fù)值，即

$\frac{\∂C}{\∂t}=-\frac{\∂J}{\∂x}$

將代入上式，得

$\frac{\∂C}{\∂t}=-\frac{\∂}{\∂x}\left(D\frac{dC}{dx}\right)$

式中：t——擴(kuò)散時(shí)間(s)

C——擴(kuò)散物質(zhì)的體積濃度(kg/m³)

x——距離(m)

板坯單元體的裂紋在墩粗保壓焊合過程中，經(jīng)過裂尖鈍化、裂紋分節(jié)、裂腔球化、空洞愈合及質(zhì)量均勻化等階段，最終完成愈合；

步驟六、拆除堆疊板坯單元體外側(cè)的箱體，然后將板坯單元體返爐；

步驟七、對(duì)墩粗保壓焊合的堆疊板坯單元體進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散處理，裂隙型缺陷的焊合是通過原子擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)的，原子擴(kuò)散走過的平均距離與擴(kuò)散時(shí)間的平方根成正比，一般滿足以下公式：

$X=K\sqrt{\mathrm{\τ}}$

式中：X——原子的平均距離

τ——保溫時(shí)間

K——常數(shù)，與材質(zhì)有關(guān)

步驟八、鍛造至模具鋼模塊要求的尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟二，對(duì)板坯單元體的接觸面進(jìn)行處理時(shí)，采用銑床去除板坯單元體表面的氧化皮。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟二，對(duì)板坯單元體的接觸面進(jìn)行處理后，需保證加工后的板坯單元體表面粗糙度小于6.3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟二，在去除板坯單元體表面的氧化皮之后，用來清洗板坯單元體表面的有機(jī)溶劑是丙酮或酒精。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟五，生產(chǎn)2738模具鋼模塊時(shí)，該材質(zhì)的焊接溫度為1100～1150℃，焊接比壓力為6～11MPa，焊接時(shí)間為30～60min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟五，生產(chǎn)XPM模具鋼模塊時(shí)，該材質(zhì)的焊接溫度為1120～1180℃，焊接比壓力為6～11MPa，焊接時(shí)間為30～50min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟五，生產(chǎn)H13模具鋼模塊時(shí)，該材質(zhì)的焊接溫度為1100～1160℃，焊接比壓力為7～12MPa，焊接時(shí)間為40～60min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元同質(zhì)金屬疊鍛生產(chǎn)主軸鍛件的方法，其特征在于：所述步驟七，堆疊板坯單元體模具鋼模塊高溫?cái)U(kuò)散的速度是50～70mm/h。