汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，即本方法首先對(duì)汽車模具表面進(jìn)行探傷、烘烤和擦拭預(yù)處理，非噴涂面采用工裝保護(hù)；待噴涂面進(jìn)行噴砂粗化處理，使其露出均質(zhì)的金屬本色并表面粗糙度控制在Ra6-8μm；采用熱噴涂工藝在待噴涂面制備金屬陶瓷類涂層，并采用機(jī)械手編程自動(dòng)和手工兩種方式相結(jié)合實(shí)施噴涂；采用拋磨盤(pán)對(duì)噴涂區(qū)域進(jìn)行打磨處理，使最終熱噴涂涂層厚度控制在0.06-0.10mm，粗糙度Ra<0.8μm。本方法克服了傳統(tǒng)模具表面處理方法的缺陷，經(jīng)本方法處理汽車模具表面硬度、耐磨性、耐蝕性等綜合性能優(yōu)異，有效提高模具的使用壽命，降低修模頻率，降低生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】
汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)汽車模具的精度、壽命等要求越來(lái)越高。新車型研發(fā)需求不斷增加，每開(kāi)發(fā)一款新車型，大約80%模具需新開(kāi)發(fā)，在新車型開(kāi)發(fā)費(fèi)用中，約60%用于車身和沖壓工藝及裝備的開(kāi)發(fā)。其中汽車模具生產(chǎn)工藝要求、技術(shù)含量高，導(dǎo)致高的生產(chǎn)成本，因此要求汽車模具有盡可能高的使用壽命。在未經(jīng)表面處理的汽車模具投入生產(chǎn)后，模具表面極易拉傷，需反復(fù)修模，既增加維修保養(yǎng)工作量，影響生產(chǎn)進(jìn)程，又由于表面粗糙度、精度等降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須通過(guò)汽車模具表面改質(zhì)處理的方法提高汽車模具的使用壽命。
[0003]目前汽車模具的表面改質(zhì)處理方法主要有表面淬火、滲氮、電鍍、TD處理等。作為傳統(tǒng)表面處理的淬火、滲氮工藝，雖成本較低，能一定程度上提高模具的耐磨性，但對(duì)材質(zhì)要求高，易引起熱變形；電鍍處理的方法耐磨性較好，鍍層較均勻，但施工復(fù)雜、不易修模，電鍍鉻會(huì)造成環(huán)境污染；TD處理為熱擴(kuò)散法碳化物覆層處理，是一種通過(guò)高溫?cái)U(kuò)散作用于工件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物覆層，該覆層具有極高的硬度，且與母體材料冶金結(jié)合，TD處理后模具表面硬度高、耐磨性好，但其對(duì)模具設(shè)計(jì)、模具材質(zhì)要求高，處理成本高，且易引起熱變形，不易修模。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，利用本方法克服了傳統(tǒng)模具表面處理方法的缺陷，經(jīng)本方法處理汽車模具表面硬度、耐磨性、耐蝕性等綜合性能優(yōu)異，有效提高模具的使用壽命，降低修模頻率，降低生產(chǎn)成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法包括如下步驟:
步驟一、噴涂前準(zhǔn)備:對(duì)汽車模具表面進(jìn)行著色探傷，確保無(wú)裂紋，采用氧乙炔火焰烘烤并用丙酮擦拭待噴涂面以去除油脂，采用工裝保護(hù)汽車模具的非噴涂面；
步驟二、噴砂處理:對(duì)汽車模具待噴涂面進(jìn)行噴砂粗化處理，噴砂材料為46-120#白剛玉，使待噴涂面露出均質(zhì)的金屬本色，并表面粗糙度控制在Ra6-8 μ m ；
步驟三、熱噴涂涂層制備:采用熱噴涂工藝在汽車模具待噴涂面制備金屬陶瓷類涂層，金屬陶瓷類粉末于120-150°C預(yù)熱120-150min并烘干粉末，將汽車模具平放于噴涂房地面，噴槍垂直于待噴涂面實(shí)施噴涂；
步驟四、熱噴涂涂層打磨處理:使用60-1200目數(shù)拋磨盤(pán)對(duì)汽車模具噴涂區(qū)域進(jìn)行打磨處理，使最終熱噴涂涂層厚度控制在0.06-0.1Omm,粗糙度Ra〈0.8 μ m0
[0006]進(jìn)一步,上述熱噴涂工藝是高速火焰噴涂、爆炸噴涂、等離子噴涂。
[0007]進(jìn)一步，上述金屬陶瓷涂層的材料是含有10-30wt%Co、Cr、N1、CoCr, NiCr或CoCrNi的WC基材料或含有20_30wt%NiCr的Cr3C2基材料。
[0008]進(jìn)一步，上述金屬陶瓷類涂層采用機(jī)械手編程自動(dòng)和手工兩種方式相結(jié)合實(shí)施噴涂，先噴涂模具的拉延圓弧角區(qū)域，再噴涂模具的平面和型腔面，反復(fù)交替，噴涂每遍后測(cè)量并控制模具的表面溫度<80°C、表面涂層厚度均勻性〈0.05_。
[0009]進(jìn)一步，上述噴槍裝配有適合手工噴涂的急停裝置，在控制室的開(kāi)關(guān)切換到手工噴涂時(shí)，所述噴槍的關(guān)停由操作人員控制。
[0010]進(jìn)一步，上述汽車模具包括整體式模具或分體式模具。
[0011]進(jìn)一步，上述熱噴涂涂層的熱噴涂工藝參數(shù)為:氧氣1800-2000SCfh、煤油
5.2-6.0gph、送粉氣18-25scfh、送粉率100_120g/min、槍距300_400臟，涂層厚度為
0.12-0.15mm,噴涂用噴槍火焰對(duì)待噴涂面預(yù)熱一遍,再進(jìn)行噴涂。
[0012]由于本發(fā)明汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法采用了上述技術(shù)方案，即本方法首先對(duì)汽車模具表面進(jìn)行探傷、烘烤和擦拭預(yù)處理，非噴涂面采用工裝保護(hù)；待噴涂面進(jìn)行噴砂粗化處理，使其露出均質(zhì)的金屬本色并表面粗糙度控制在Ra6-8 μ m ;采用熱噴涂工藝在待噴涂面制備金屬陶瓷類涂層，機(jī)械手編程自動(dòng)噴涂和手工噴涂?jī)煞N方法相結(jié)合實(shí)施噴涂；采用拋磨盤(pán)對(duì)噴涂區(qū)域進(jìn)行打磨處理，使最終熱噴涂涂層厚度控制在0.06-0.10mm，粗糙度Ra〈0.8 μ m。本方法克服了傳統(tǒng)模具表面處理方法的缺陷，經(jīng)本方法處理汽車模具表面硬度、耐磨性、耐蝕性等綜合性能優(yōu)異，有效提高模具的使用壽命，降低修模頻率，降低生產(chǎn)成本。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法包括如下步驟:
步驟一、噴涂前準(zhǔn)備:對(duì)汽車模具表面進(jìn)行著色探傷，確保無(wú)裂紋，采用氧乙炔火焰烘烤并用丙酮擦拭待噴涂面以去除油脂，采用工裝保護(hù)汽車模具的非噴涂面；
步驟二、噴砂處理:可采用自動(dòng)噴砂機(jī)對(duì)汽車模具待噴涂面進(jìn)行噴砂粗化處理，噴砂材料為46-120#白剛玉，使待噴涂面露出均質(zhì)的金屬本色，并表面粗糙度控制在Ra6-8 μ m ；步驟三、熱噴涂涂層制備:采用熱噴涂工藝在汽車模具待噴涂面制備金屬陶瓷類涂層，金屬陶瓷類粉末于120-150°C預(yù)熱120-150min并烘干粉末，將汽車模具平放于噴涂房地面，噴槍垂直于待噴涂面實(shí)施噴涂；
步驟四、熱噴涂涂層打磨處理:使用60到1200目數(shù)范圍的不同目數(shù)拋磨盤(pán)對(duì)汽車模具噴涂區(qū)域進(jìn)行打磨處理，使最終熱噴涂涂層厚度控制在0.06-0.1Omm,粗糙度Ra〈0.8 μ m0
[0014]進(jìn)一步,上述熱噴涂工藝可采用高速火焰噴涂、爆炸噴涂、等離子噴涂工藝。
[0015]進(jìn)一步，上述金屬陶瓷涂層的材料是含有Co、Cr、N1、CoCr、NiCr或CoCrNi的WC基材料或含有 20-30wt%NiCr 的 Cr3C2 基材料。WC 基材料中 Co、Cr、N1、CoCr, NiCr 或 CoCrNi的含量分別為10-30wt%。
[0016]進(jìn)一步，上述金屬陶瓷類涂層采用機(jī)械手編程自動(dòng)和手工兩種方式相結(jié)合實(shí)施噴涂，先噴涂模具的拉延圓弧角區(qū)域，再噴涂模具的平面和型腔面，反復(fù)交替，噴涂每遍后測(cè)量并控制模具的表面溫度<80°C、表面涂層厚度均勻性〈0.05_。
[0017]進(jìn)一步，上述噴槍裝配有適合手工噴涂的急停裝置，在控制室的開(kāi)關(guān)切換到手工噴涂時(shí)，所述噴槍的關(guān)停由操作人員控制。
[0018]進(jìn)一步，上述汽車模具包括整體式模具或分體式模具。
[0019]進(jìn)一步，上述熱噴涂涂層的熱噴涂工藝參數(shù)為:氧氣1800-2000scfh、煤油5.2-6.0gph、送粉氣18-25scfh、送粉率100_120g/min、槍距300_400臟，涂層厚度為
0.12-0.15mm,噴涂前用噴槍火焰對(duì)待噴涂面預(yù)熱一遍,再進(jìn)行噴涂。
[0020]本方法實(shí)際應(yīng)用時(shí)，針對(duì)某汽車后地板凹模，模具材質(zhì)為Crl2MoV，沖壓1.2mm厚板，原采用模具表面淬火處理方法，該模具每300沖次即需要修模，50000沖次后表面有大量凹坑出現(xiàn)，已不能使用。為提高該模具的使用壽命，降低修模頻率，采用熱噴涂的超音速火焰噴涂工藝對(duì)該模具進(jìn)行表面處理，在模具表面制備陶瓷類或金屬陶瓷類涂層。
[0021]具體步驟如下:
1、噴涂前準(zhǔn)備:對(duì)汽車后地板凹模表面進(jìn)行著色探傷，確保無(wú)裂紋；烘烤并用丙酮擦拭待噴涂面去除油脂；工裝保護(hù)非噴涂面。
[0022]2、噴砂處理:采用自動(dòng)噴砂機(jī)對(duì)汽車后地板凹模待噴涂面進(jìn)行噴砂粗化處理，噴砂材料為60#白剛玉，使其露出均質(zhì)的金屬本色，表面粗糙度控制在Ι^ι7-8μπι。
[0023]3、涂層制備:采用高速火焰噴涂工藝在模具表面制備WC-12CO涂層。將汽車后地板凹模平放于噴涂房地面，噴槍垂直于噴涂面實(shí)施噴涂。將WC-12CO粉末于120°C預(yù)熱120min,烘干粉末，噴涂的工藝參數(shù):氧氣1950scfh，煤油5.9gph，送粉氣23scfh，送粉率105g/min,槍距360mm,涂層厚度0.15mm ;噴涂前用噴槍火焰預(yù)熱模具表面一遍,再進(jìn)行噴涂，并注意噴涂過(guò)程中每遍間的冷卻，模具的表面溫度<80°C。
[0024]4、打磨處理:使用180#、320#和800#不同目數(shù)拋磨盤(pán)對(duì)模具噴涂區(qū)域進(jìn)行打磨處理，尤其注意壓料筋、刃壁等特殊形狀處的打磨，使最終涂層厚度控制在0.06-0.8mm，粗糙度 Ra〈0.8 μ m。
[0025]采用超音速火焰噴涂工藝在汽車后地板凹模上制備WC涂層，并經(jīng)過(guò)打磨處理后，表面涂層平均顯微硬度HVa21150，孔隙率〈1%，耐磨性、耐蝕性等綜合性能良好，有效解決了模具拉毛、磨耗、燒結(jié)等問(wèn)題，修模時(shí)間由原來(lái)的每300沖次降低為每3000沖次，使用壽命由原來(lái)的50000沖次提高到150000沖次，模具的使用壽命提高了 2倍。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于本方法包括如下步驟: 步驟一、噴涂前準(zhǔn)備:對(duì)汽車模具表面進(jìn)行著色探傷，確保無(wú)裂紋，采用氧乙炔火焰烘烤并用丙酮擦拭待噴涂面以去除油脂，采用工裝保護(hù)汽車模具的非噴涂面； 步驟二、噴砂處理:對(duì)汽車模具待噴涂面進(jìn)行噴砂粗化處理，噴砂材料為46-120#白剛玉，使待噴涂面露出均質(zhì)的金屬本色，并表面粗糙度控制在Ra6-8 μ m ； 步驟三、熱噴涂涂層制備:采用熱噴涂工藝在汽車模具待噴涂面制備金屬陶瓷類涂層，金屬陶瓷類粉末于120-150°C預(yù)熱120-150min并烘干粉末，將汽車模具平放于噴涂房地面，噴槍垂直于待噴涂面實(shí)施噴涂； 步驟四、熱噴涂涂層打磨處理:使用60-1200目數(shù)拋磨盤(pán)對(duì)汽車模具噴涂區(qū)域進(jìn)行打磨處理，使最終熱噴涂涂層厚度控制在0.06-0.1Omm,粗糙度Ra〈0.8 μ m0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于:所述熱噴涂工藝是高速火焰噴涂、爆炸噴涂、等離子噴涂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于:所述金屬陶瓷涂層的材料是含有10-30wt%Co、Cr、N1、CoCr、NiCr或CoCrNi的WC基材料或含有 20-30wt%NiCr 的 Cr3C2 基材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于:所述金屬陶瓷類涂層采用機(jī)械手編程自動(dòng)和手工兩種方式相結(jié)合實(shí)施噴涂，先噴涂模具的拉延圓弧角區(qū)域，再噴涂模具的平面和型腔面，反復(fù)交替，噴涂每遍后測(cè)量并控制模具的表面溫度<80°C、表面涂層厚度均勻性〈0.05mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于:所述噴槍裝配有適合手工噴涂的急停裝置，在控制室的開(kāi)關(guān)切換到手工噴涂時(shí)，所述噴槍的關(guān)停由操作人員控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于:所述汽車模具包括整體式模具或分體式模具。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車模具表面的熱噴涂改質(zhì)處理方法，其特征在于:所述熱噴涂涂層的熱噴涂工藝參數(shù)為:氧氣1800-2000scfh、煤油5.2-6.0gph、送粉氣18_25scfh、送粉率100-120g/min、槍距300-400mm，涂層厚度為0.12-0.5mm，噴涂前用噴槍火焰對(duì)待噴涂面預(yù)熱一遍，再進(jìn)行噴涂。
【文檔編號(hào)】C23C4/02GK104233167SQ201310247777
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】尹志堅(jiān), 王倩, 歐桃平, 王樹(shù)保, 向軍, 梁寶山, 俞立新 申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司