本發(fā)明涉及模具的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合材料模具及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前常規(guī)用的模具材料是鉻鎬銅或是灰鐵材料，使用銅的材料，因銅的熱傳導(dǎo)效率高，模具的溫度能有效控制使用壽命長(zhǎng)可以達(dá)到2萬(wàn)模次，但價(jià)格非常昂貴?；诣F材料價(jià)格便宜，但壽命短，易產(chǎn)生熱疲勞，型腔多次使用很快有龜裂的現(xiàn)象，一般壽命在1000-2000次。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料模具及其制備方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題中的一個(gè)或者多個(gè)。

本發(fā)明提供的一種復(fù)合材料模具，由石墨和鑄鐵構(gòu)成，石墨為模芯材料，鑄鐵為模框材料，石墨與鑄鐵的質(zhì)量比為4:1-2:1。石墨(graphite)是一種結(jié)晶形碳，硬度1.5，熔點(diǎn)3652℃，沸點(diǎn)4827℃，質(zhì)軟，有滑膩感,可導(dǎo)電，化學(xué)性質(zhì)不活潑，耐腐蝕，與酸、堿等不易反應(yīng)，導(dǎo)熱率129W/M-K是鑄鐵的3倍。因此，用石墨材料做模芯，能耐高溫，耐腐蝕，當(dāng)鐵水注入模具后能夠快速傳導(dǎo)熱量，而且石墨是非金屬，和金屬不浸潤(rùn)，形成天然的脫模作用，模具的壽命大大增加。鑄鐵作為?？虿牧?，主要用于合模時(shí)增加模具強(qiáng)度。石墨與鑄鐵的重量比為大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的最佳比例，使得其在增加了模具強(qiáng)度的同時(shí)，最大限度的發(fā)揮石墨在模具中的作用。

在一些實(shí)施方式中，鑄鐵的成分以質(zhì)量比計(jì)包括碳2.7％-4.0％，硅1.0-3.0％，磷小于0.1％，硫小于0.025％，其余為鐵。本技術(shù)方案為優(yōu)選的鑄鐵材料，其與石墨材料能更好的復(fù)合，不容易脫落。

在一些實(shí)施方式中，石墨為粉末狀，其顆粒大小為5-500微米。

在一些實(shí)施方式中，石墨為石墨烯顆粒。優(yōu)選的石墨烯顆粒，由于其單層分子結(jié)構(gòu)，其柔性好的同時(shí)強(qiáng)度也高，能增強(qiáng)復(fù)合模具的強(qiáng)度。

一種復(fù)合材料模具的制備方法，包括以下步驟：

S1、將石墨粉末置于砂模中；

S2、將鑄鐵在1400-1500℃下熔化，將1350-1380℃的鐵水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；

S3、冷卻至室溫后，將模料進(jìn)行切削，得到所需的型腔。

由于石墨的熔點(diǎn)為3652℃，因此在1350-1380℃澆鑄時(shí)，石墨不會(huì)出現(xiàn)粘膜的現(xiàn)象，而且由于石墨的質(zhì)軟，因此冷卻后能進(jìn)行切削獲得所需的型腔，而鑄鐵作為?？虿牧夏茉鰪?qiáng)模具的強(qiáng)度，增加模具的壽命。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

一種復(fù)合材料模具，由石墨和鑄鐵構(gòu)成，石墨為模芯材料，鑄鐵為模框材料，石墨與鑄鐵的質(zhì)量比為4:1-2:1。

優(yōu)選的，鑄鐵的成分以質(zhì)量比計(jì)包括碳2.7％-4.0％，硅1.0-3.0％，磷小于0.1％，硫小于0.025％，其余為鐵。

優(yōu)選的，石墨為粉末狀，其顆粒大小為5-500微米。

優(yōu)選的，石墨為石墨烯顆粒。

一種復(fù)合材料模具的制備方法，包括以下步驟：

S1、將石墨粉末置于砂模中；

S2、將鑄鐵在1400-1500℃下熔化，將1350-1380℃的鐵水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；

S3、冷卻至室溫后，將模料進(jìn)行切削，得到所需的型腔。

實(shí)施案例1：

S1、將500g、粒徑為5微米的石墨顆粒粉末置于砂模中；

S2、將250g鑄鐵在1400℃下熔化，其中鑄鐵的成分按重量比計(jì)包括碳2.7％，硅1.0％，磷0.01％，硫0.015％，其余為鐵，將1350℃的鐵水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；

S3、冷卻至室溫后，將模料進(jìn)行切削，得到所需的型腔。

實(shí)施案例2：

S1、將1000g、粒徑為500微米的石墨顆粒粉末置于砂模中；

S2、將250g鑄鐵在1500℃下熔化，其中鑄鐵的成分按重量比計(jì)包括碳4％，硅3.0％，磷0.02％，硫0.005％，其余為鐵，將1380℃的鐵水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；

S3、冷卻至室溫后，將模料進(jìn)行切削，得到所需的型腔。

實(shí)施案例3：

S1、將700g、粒徑為200微米的石墨烯顆粒粉末置于砂模中；

S2、將250g鑄鐵在1350℃下熔化，其中鑄鐵的成分按重量比計(jì)包括碳3％，硅2.0％，磷0.001％，硫0.0015％，其余為鐵，將1370℃的鐵水注入砂模，包覆石墨材料，形成模料；

S3、冷卻至室溫后，將模料進(jìn)行切削，得到所需的型腔。

本發(fā)明提供的實(shí)施方案中的石墨-鑄鐵復(fù)合材料模具，模具沒(méi)有相變，尺寸精準(zhǔn)，出模方便不粘模。而且石墨比較軟切削容易，制作模具的速度大大提高。

以上表述僅為本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。