[發明專利]覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法

有效

• 申請號: 201210381313.7
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102912346B
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 周小平;胡心彬
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C26/00;C23C14/35;C23F4/00
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術領域

?本發明涉及一種機械成形模具，特別是涉及一種覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法。

背景技術

發動機的氣門是發動機中的重要零件，目前國內主要采用電鐓后終鍛和擠壓后終鍛兩種工藝方法進行毛坯生產，終鍛成形是氣門毛坯加工的關鍵工序之一，氣門毛坯終鍛成形過程中，由于金屬的流動劇烈，模具工作的環境惡劣，導致模具壽命很低，一般一套模具只能生產500~1000件氣門。過低的模具壽命，既顯著增加生產成本，又對生產效率造成很大的影響。

氣門在終鍛成形過程中，圓角部位的金屬一直都存在向桿部的流動，成形開始時流動速度較小，中間階段存在桿部和大盤直徑方向的分流情況，最后充滿模膛后，在凸模的作用下，幾乎所有的工件內部金屬都將產生向桿部的流動，圓角部位的金屬流動速度顯著增大。凹模的圓角部位一直與模具接觸，成形最后階段，整個模膛表面全部與工件接觸。因此整個成形過程中，由于金屬的流動在凹模圓角部位都將產生嚴重的接觸摩擦作用，成形的最后階段更為顯著。成形過程中凹模的溫度分布極不均勻，由于在圓角部位與工件接觸時間長，該部位及附近區域一直處于較高溫度，最高達到700℃，且溫度在成形過程中產生周期性變化，會產生熱疲勞，這將降低模具的強度，導致圓角部位更容易出現損傷。由于和工件接觸的作用，凹模圓角部位一直處于高應力狀態，成形最后階段，應力顯著增大，甚至超過材料的屈服強度，將使模具產生塑性變形，且應力存在周期性變化，將導致模具的應力疲勞。

氣門在成形過程中，模具圓角部位的工作環境最為惡劣，終鍛成形時圓角部位模具表面是與工件摩擦最激烈、摩擦時間最長的部位，最容易磨損。同時，圓角部位也是受熱時間最長、溫度最高、最難冷卻的部位，最容易發生塑性變形和粘著磨損。因此，提高模具的高溫耐摩性、延長模具的使用壽命是提高生產率、降低生產成本的主要途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，這種覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門的制備方法能指導覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的加工生產。

為了達到上述目的，本發明的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：

①、對覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的型腔表面機械拋光；

②、用電火花沉積制備過渡層；

③、過渡層表面機械拋光；

④、過渡層表面等離子體刻蝕微孔陣列；

⑤、過渡層表面磁控濺射制備耐磨隔熱層。

所述的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的型腔表面機械拋光后表面粗糙度Ra≤0.05μm。

所述的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：過渡層表面機械拋光后表面粗糙度達到Ra≤0.05μm。

所述的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：過渡層表面等離子體刻蝕的微孔陣列為孔徑5μm、孔深5μm、孔間距20μm。

所述的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：過渡層表面磁控濺射制備耐磨隔熱層的磁控濺射參數為工作氣壓0.1~0.6Pa，加載負偏壓－100～－400V，濺射電壓500?~700?V，靶材濺射電流密度0.1~0.15?A/cm²，濺射時間為0.5~30小時。

所述的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：用電火花沉積制備過渡層的工藝參數如為輸出電壓50~150V，電容100~300μF，頻率2000~3000Hz，比沉積時間1~3min/cm²，電極轉速2000~3000r/min。

所述的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，其特征在于：過渡層表面等離子體刻蝕微孔陣列的工藝方法是：采用激光加工技術在厚度為0.05mm有機硅膠薄膜上加工通孔孔徑為5μm、孔間距為20μm的微孔陣列；將帶有微孔陣列的有機硅膠薄膜貼于模具型腔表面，進行等離子體刻蝕，離子氣為Ar氣，真空度為1~3Pa，基體負偏壓為600~800V，時間為5~20min。

本發明的覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法，這種覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法能指導覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的加工生產。

附圖說明

圖1是本發明覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法的流程圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明覆蓋耐磨隔熱膜層的氣門成形模具的制備方法的實施例包括以下步驟：