[發(fā)明專利]耐磨涂層金屬板模具及制造耐磨涂層金屬板成型模的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910132364.4
• 申請(qǐng)日: 2009-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101549381A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 達(dá)瑞爾·莉·楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特汽車(chē)公司
• 主分類(lèi)號(hào): B21D37/20
• 分類(lèi)號(hào): B21D37/20;B21D37/10;B32B9/04;B32B15/04;B32B33/00
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 賀小明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐磨涂層金屬板模具及制造耐磨涂層金屬板成型模的方法。?

背景技術(shù)

金屬板沖模的典型制造工藝為：將工具機(jī)械加工成大致尺寸、將模具淬火(quench)和回火(temper)處理成最終加工硬度(final?working)(全干硬度(full?hardness)，典型地為55-64?Rc)，然后將模具磨削或者機(jī)械加工成最終尺寸。由于工具的硬度高，淬火和回火之后的機(jī)械加工和磨削過(guò)程非常緩慢且成本較高。成本特別高的是需要在把工具放置在銑床(milling?machine)或者平面磨床(surface?grinder)上之前使工具的一個(gè)平面變得平坦的手工操作磨削過(guò)程。在緩和的條件下成品處理的機(jī)械加工是不可能的，原因在于熱處理過(guò)程中發(fā)生的冶金學(xué)變化(metallurgicaltransformations)導(dǎo)致工具尺寸的變化。工具經(jīng)淬火和回火處理到高的洛氏硬度(Rockwell?hardness)出于兩點(diǎn)原因。第一，表面硬度靠耐磨性提高了工具的壽命。第二，使金屬板成型時(shí)，工具橫截面的硬度抵抗了工具的塑性形變。?

需要降低制造金屬板件用的鋼模的制造時(shí)間及成本。?

而且還需要?jiǎng)?chuàng)造用于金屬?zèng)_壓操作的廉價(jià)鋼模。?

通過(guò)閱讀以下說(shuō)明和權(quán)利要求可以理解本發(fā)明的這些和其它目的。?

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種制造具有頂部構(gòu)件和底部構(gòu)件的金屬板沖模的方法。該方法可以包含?

(a)在足夠的溫度下對(duì)鋼模淬火和回火，以賦予鋼模約35-50Rc范圍的最終硬度以及約1200-2000MPa范圍的抗壓強(qiáng)度；?

(b)機(jī)械加工鋼模以獲得所需的最終尺寸和輪廓表面；?

(c)通過(guò)物理氣相沉積向所述輪廓表面施加至少一層耐磨涂層，以賦予所述輪廓表面耐磨性。?

耐磨涂層可以選自由CrN，AlCrN，TiCrN，TiN，TiCN和TiAlN所組成的群組，在另一實(shí)施例中，可以由多層交替的TiN-TiCN-TiN層組成。耐磨涂層最好通過(guò)物理氣相沉積施加，可以通過(guò)選自濺射、反應(yīng)濺射、離子電鍍和等離子噴涂的技術(shù)施加。多層或單層的涂層在用作多層時(shí)最好具有約5至約10微米的厚度，在用單一材料作為耐磨層時(shí)最好具有約3至約8微米的厚度。?

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明可以涉及一種用于金屬板沖壓操作的具有頂部構(gòu)件和底部構(gòu)件的模具，其包含至少一個(gè)硬度約為40-45Rc并且抗壓強(qiáng)度為約500-1750MPa范圍的回火和淬火過(guò)的鋼模工具。模具構(gòu)件表面中的至少一個(gè)表面在淬火和回火之后被機(jī)械加工成所需的最終尺寸表面，以呈現(xiàn)輪廓表面。輪廓表面可以通過(guò)物理氣相沉積用足夠厚的耐磨涂層涂覆，以賦予所述輪廓表面耐磨性。較佳地，耐磨涂層是通過(guò)物理氣相沉積施加的至少一層，并且可以選自CrN，AlCrN，TiCrN，TiN，TiCN和TiAlN。較佳地，涂層為多層耐磨材料，包含交替的TiN-TiCN-TiN層。涂層可以通過(guò)選自濺射、反應(yīng)濺射、離子電鍍和等離子噴涂的技術(shù)施加。每層具有約0.1微米至約5微米的厚度，總的耐磨層具有約5微米至約10微米的厚度。鋼模在1500MPa時(shí)能抵抗塑性形變。?

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為包含頂部構(gòu)件和底部構(gòu)件的鋼模，每個(gè)構(gòu)件都具有互補(bǔ)的表面。每個(gè)模具構(gòu)件可以承受回火、淬火和機(jī)械加工以形成輪廓，至少一個(gè)輪廓通過(guò)物理氣相沉積用足夠厚的耐磨材料涂覆，以賦予所述表面輪廓耐磨性。?

附圖說(shuō)明

圖1為鋼模的側(cè)視圖，顯示頂部構(gòu)件、底部構(gòu)件以及各構(gòu)件中的互補(bǔ)的表面輪廓。?

圖2為鋼模中的一個(gè)構(gòu)件的側(cè)剖視圖，顯示通過(guò)物理氣相沉積(Physical?Vapor?Deposition)加在其上的耐磨涂層的輪廓和各層。?

圖3為處理過(guò)的鋼模的一部分的顯微照片，顯示氮滲透的深度。?

圖4為流程圖，表示制造本發(fā)明的鋼模的一種方法。?

具體實(shí)施方式

現(xiàn)參看附圖，附圖中相同的數(shù)字代表相同的結(jié)構(gòu)，具體到圖1，其中表示了分別具有頂部構(gòu)件12、底部構(gòu)件14、最好有互補(bǔ)的表面輪廓17和16的鋼模10。鋼模構(gòu)件最好在足夠的溫度下淬火和回火，以使構(gòu)件具有約40至45Rc范圍的洛氏硬度以及約1500至1750MPa的抗壓強(qiáng)度。最好在經(jīng)受淬火和回火之后將輪廓裁切成鋼模，因?yàn)?0至45Rc硬度范圍的鋼仍然可以經(jīng)濟(jì)并容易地機(jī)械加工。?