[發(fā)明專利]模具

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010278570.9
• 申請(qǐng)日: 2010-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102397994A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)紫;施雯;孫保良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海匯眾汽車制造有限公司
• 主分類號(hào): B22C9/22
• 分類號(hào): B22C9/22;C22C38/46;C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 喻學(xué)兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模具，尤其是一種具有制造汽車底盤(pán)的控制臂的模具。

背景技術(shù)

就汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，控制臂是底盤(pán)零件中主要的零部件之一，翻邊及精整模具工作狀態(tài)極其嚴(yán)酷，瞬間沖擊力大，凹凸模間尺寸配合度高，潤(rùn)滑與熱傳導(dǎo)性能差，導(dǎo)致模具因嚴(yán)重粘著磨損而過(guò)早失效，模具壽命及其低下，由此嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量，是生產(chǎn)過(guò)程中的“瓶頸”問(wèn)題。

模具大多數(shù)采用典型的冷作模具鋼(Cr12MoV)，雖有良好的耐磨性，但難以滿足在極其惡劣的工況條件下使用的性能。例如所制控制臂翻邊類沖頭壽命經(jīng)幾百次翻邊即需修模，上千次翻邊即將報(bào)廢，而每天的產(chǎn)量均千件以上。模具表面滲氮處理略能緩解模具的修模次數(shù)，但往往因氮化溫度難以控制(瞬間溫度超過(guò)模具的回火溫度)而降低模具整體硬度和強(qiáng)度，從而導(dǎo)致模具報(bào)廢。

近十幾年來(lái)，表面物理氣相沉積技術(shù)逐漸開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于刀具、轉(zhuǎn)頭等工具表面，例如Cr基涂層是目前人們最為關(guān)注的涂層用于轉(zhuǎn)頭等工具。從單一的硬涂層、梯度涂層、多組元涂層到21世紀(jì)的納米涂層，日新月異，層出不窮。但還沒(méi)有涂層實(shí)際應(yīng)用于冷作模具表面的報(bào)道。影響涂層摩擦磨損的因素有很多，如涂層的制備方式、化學(xué)組分、微結(jié)構(gòu)、涂層厚度、基體材料特性涂層與基體的結(jié)合力等。與刀具等工具不同，除了考慮涂層硬度、強(qiáng)度和耐磨性外，涂層與基體的結(jié)合力，以及涂層的摩擦學(xué)性能(摩擦、潤(rùn)滑與磨損)成為關(guān)鍵的性能指標(biāo)，尤其在極其惡劣工況條件下服役的模具。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于優(yōu)化冷作模具材料與表面涂層的組合，以獲得綜合性能(韌性、強(qiáng)度、耐磨性等)優(yōu)異的模具。

一種模具，其特點(diǎn)是，以高強(qiáng)韌性冷作模具鋼SDC99為基體材料，并在表面沉積Cr基耐磨減摩涂層CrTiAlN，其中，高強(qiáng)韌性冷作模具鋼SDC99的化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為0.92％C，1.01％Si，0.27％Mn，9.50％Cr，1.94％Mo，0.88％V，0.12％Ni以及Fe余量，耐磨減摩涂層CrTiAlN的化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為Cr：74-76％，Ti：8-10％，Al：5-7％，N：8-10％以及微量Fe1％。

所述的模具，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，采用濺射靶材表面等離子體密度高、涂層均勻且結(jié)合力強(qiáng)的非平衡磁控濺射工藝在基體材料表面沉積高強(qiáng)度、低摩擦系數(shù)的Cr基耐磨減摩涂層CrTiAlN。

所述的模具，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，沉積CrTiAlN的溫度接近于基體材料的回火溫度。

所述的模具，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，基體材料采用1050℃真空油淬和520℃高溫回火熱進(jìn)行整體熱處理。

所述的模具，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，為汽車控制臂模具。

以往，控制臂翻邊精整模以每分鐘12次的速度冷沖控制臂零件，由于冷沖載荷高(630噸)，且凹模與凸模間隙極其小，冷沖時(shí)模具表面承受很大的摩擦應(yīng)力，經(jīng)約幾百次冷沖翻邊后，模具翻邊直壁表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的粘著磨損和冷沖件內(nèi)孔表面拉毛、吸附而發(fā)生過(guò)早的模具失效，由此可見(jiàn)，模具表面低的粘著磨損性能很大程度上限制了冷沖模使用，或縮短了模具的實(shí)際使用壽命，前述模具采用優(yōu)化的冷作模具材料與表面涂層的有效組合，克服了冷作模具材料表面摩擦學(xué)性能低，而硬涂層韌性差等不足之處，實(shí)現(xiàn)了高級(jí)別模具實(shí)用化，顯著地提高了模具的使用壽命，降低了模具的制造成本，隨著中國(guó)汽車產(chǎn)量的攀升，控制臂類相關(guān)模具將有巨大的使用量，運(yùn)用本發(fā)明可數(shù)量級(jí)提高模具的使用壽命，對(duì)降本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，環(huán)保節(jié)能等多方面有深遠(yuǎn)的意義，市場(chǎng)前景廣闊。

具體實(shí)施方式

模具的基體材料采用高強(qiáng)韌性冷作模具鋼SDC99為基體材料，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為0.92％C，1.01％Si，0.27％Mn，9.50％Cr，1.94％Mo，0.88％V和0.12％Ni。較傳統(tǒng)的Cr12MoV相比，降低了碳、鉻的含量，提高了鉬、釩的含量，減少并細(xì)化共晶碳化物，細(xì)化晶粒，改善了韌性。經(jīng)過(guò)高溫淬火和回火處理，表面硬度為HRC61-62(略低于工具鋼)。

但是未經(jīng)表面處理的SDC99鋼，其表面硬度和強(qiáng)度難以滿足模具表面的耐磨性，同時(shí)工件與模具組成的摩擦副，其粘著傾向大。通常，汽車底盤(pán)的控制臂翻邊精整模經(jīng)約幾百次冷沖翻邊后，模具翻邊直壁表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的粘著磨損和冷沖件內(nèi)孔表面拉毛、吸附而發(fā)生過(guò)早的模具失效。

對(duì)于控制臂翻邊精整模一類的模具，冷沖速度快(12次/分)，冷沖載荷高(630噸)，而且凹模與凸模間隙極其小，冷沖時(shí)模具表面承受很大的摩擦應(yīng)力和熱量。