本发明涉及一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，属于金属材料表面强化处理方法技术领域。
背景技术：
由于挤压模具长期承受高温、高压、高摩擦的恶劣工作环境，普通的模具钢表面处理工艺不能满足使用要求。在分流模具中，对模具进行整体氮化热处理虽然能提高模具表面硬度，但是却容易在挤压力的多次循环作用下在分流桥桥底型芯根部区域产生疲劳裂纹，致使模具出现早期开裂报废。
目前对于金属表面的处理方式大多分为四种：表面机械处理、表面化学处理、表面电化学处理和表面现代处理。对挤压模具的处理多为氮化以及喷丸处理，但是大多都只是提高材料的表面硬度，对韧性考虑的较少。挤压用平面分流模和舌型组合模要长期承受反复的挤压力，一味的提高模具的硬度虽然能够降低模具的磨损，但是却容易产生模具表面的脆性裂纹以致早期开裂报废的情况。目前，在平面分流模中，因型芯根部开裂而报废的模具约占所有报废模具的70%以上，导致模具成本在整个铝型材挤压生产中占比高达30%。目前企业还没有很好的方法解决这一问题。
现有技术中，中国专利cn201711127249.9中，虽然该发明既提高了材料表面的韧性又提高了表面的硬度，但是该方法并不适用于模具钢，只适用于有色金属，也并未针对铝合金挤压模具和镁合金舌型组合模的型芯根部进行有区别的表面处理。中国专利cn201811165906.3中，此发明通过软氮化来提升模具表面的韧性和硬度，但是一般软氮化的渗氮层能够承受的载荷较低，且软氮化后硬度容易达不到特定的要求，模具变形大。也并未针对铝合金挤压模具型芯根部进行有区别的表面处理，对于分流桥根部抗裂纹性能的提升不是很大。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中由于平面分流模和舌型组合模的型芯根部开裂影响模具寿命的问题，提供一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，包括以下步骤：
区域淬火，对型芯根部及除了型芯根部以外的其余区域进行区域淬火；
区域喷丸，对挤压模具进行喷丸，其中型芯根部的喷丸时间为其余区域的1-5倍；
区域渗氮，型芯根部涂覆防渗涂料或催渗涂料，然后对挤压模具进行渗氮处理。
本发明的有益效果是：本发明通过对模具进行区域淬火、区域喷丸、区域渗氮，既保证了模具整体表面硬度，同时提高了型芯根部的韧性和表面压应力，减少了在循环应力的作用下因表面渗氮脆化而产生显微裂纹或疲劳裂纹,从而导致模具断裂报废的几率，可提高模具寿命30%-300%。
在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：
进一步，所述渗氮处理为气体渗氮和/或离子渗氮。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：根据模具表面不同的应力水平，采用不同的渗氮方式，从而提高模具的疲劳寿命。
进一步，所述区域渗氮，对型芯根部进行离子渗氮，对其余区域进行气体渗氮。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：根据不同的韧性要求，采用不同的渗氮方式，提高了型芯根部的使用寿命，节约了成本。
进一步，所述气体渗氮包括以下两个阶段：第一阶段，温度为500℃-525℃，氨的分解率为38%-40%；第二阶段，温度为530℃-550℃，氨的分解率为60%-65%。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：此渗氮处理能够获得无白亮层或者较少白亮层的渗层，渗层韧性较好，同时拥有很高的硬度，不易开裂。
进一步，所述区域喷丸之后还包括抛光。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：抛光可以去除零件表面的显微缺陷，降低表面粗糙度，且利于均匀渗氮。
进一步，还包括粗加工、热处理和/或精加工。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过对多种表面处理方式进行优化组合，使其有益效果远大于单纯叠加，提高模具的使用寿命。
进一步，喷丸采用直径为0.2mm-3mm的铸铁丸、陶瓷丸或玻璃微珠。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：对型芯根部进行喷丸，能够使型芯根部表面获得更大的压应力，在承受外界应力时，可以释放一部分压应力与拉应力相抵消，从而延长模具使用寿命。
进一步，所述挤压模具为平面分流模上模或舌型模模桥，对挤压模具上模入口面中心区域或舌型模的模桥施加轴向压力，然后进行喷丸。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在喷丸之前施加轴向的预应力可以增大喷丸的效果，使型芯根部获得更高的压应力。
进一步，所述区域淬火包括区域激光淬火和/或区域感应淬火，所述区域激光淬火为对型芯根部及除了型芯根部以外的其余区域采用不同功率的激光淬火；所述区域感应淬火为对型芯根部区域进行感应淬火。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过对模具的不同部位采用不同的淬火处理工艺，尤其对型芯根部进行区别于型芯根部以外其余区域的强化处理，可以明显提高型芯根部的韧性和表面压应力。
进一步，所述区域感应淬火包括高频感应淬火、中频感应淬火、工频感应淬火或以上三种感应淬火的组合。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：对型芯根部进行感应淬火处理，可以提高型芯根部深层的强度和韧性，同时进一步提高表面压应力。
附图说明
图1为本申请实施例1的流程图；
图2为本申请实施例2的流程图；
图3为本申请实施例3的流程图；
图4为本申请实施例4的流程图；
图5为平面分流模上模的结构示意图；
图6为平面分流模上模的剖视图；
图7为舌型组合模的主视图；
图8为舌型组合模的左视图；
图9为舌型组合模的俯视图；
图10为本申请对平面分流模进行处理的流程图。
附图标记记录如下：型芯1，工作带2，分流孔3，型芯根部a4，桥底5，桥墩6，工作带b7，型芯根部b8，组合针9，模子外套10，模桥11，支撑柱12，模子内套13。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明的应用范围包括但不限于铝型材挤压模具，镁合金挤压模具，锌合金挤压模具，还可应用于所有有色金属及其合金型材的分流挤压模具。本发明的应用范围不仅限于分流模，还可应用于其他需要承受循环应力的挤压模具，例如：舌型组合模具等。
以下实施例以平面分流模上模和舌型组合模为例进行描述，其中，所述分流模上模参见图5和图6包括分流孔3、分流桥、型芯1、工作带2，所述型芯1上设有工作带2，所述分流模上设有多个分流孔3，相邻分流孔3之间设有与型芯1连接的分流桥，所述分流桥底部为桥底5，所述桥底5与型芯1的连接处形成型芯根部a4，所述桥底5与桥墩6连接。所述的型芯1根部为绕型芯根部中心直径占模具直径1/30-1/6的球形区域。
舌型组合模参见图7至图9包括模子外套10、模子内套13、支撑柱12与组合针9和模桥11制成的整体，支撑柱12下设有组合针9，组合针9与支撑柱12的连接处形成型芯根部b8，型芯根部b8的外侧设有工作带b7。
在工作过程中平面分流模上模的型芯根部a4和舌型组合模的型芯根部b8由于受到反复的挤压力，因此易出现开裂报废，为了提高平面分流模和舌型组合模的使用寿命，以前述两种模具为例进行表面复合处理，其它结构的分流模和组合模只要存在受反复挤压力的应力集中区域，均适用于本发明表面复合处理方法。
实施例1：
如图1、图5至图9所示，一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，进行以下步骤：
区域淬火，所述区域淬火包括区域激光淬火和区域感应淬火，区域激光淬，即对型芯根部及其余区域采用不同功率的激光淬火；对型芯根部采用的激光淬火功率为1.5kw,对其余区域采用的激光淬火功率为1.3kw。型芯根部的功率选择以保证表面韧性和强度为主，以提高硬度为辅。其它区域的功率选择以提高硬度为主；所述型芯根部包括型芯根部a4和型芯根部b8。
区域喷丸，在区域喷丸前，对平面分流模上模入口面中心区域或舌型模的模桥施加50mpa-650mpa的轴向压力，使型芯根部产生拉应力，然后对平面分流模上模和舌型组合模具进行喷丸，喷丸采用直径为0.2mm-3mm的铸铁丸、陶瓷丸或玻璃微珠，两个模具的型芯根部的喷丸时间为其余区域的1-5倍；所述其余区域为工作带、分流孔壁、分流桥、型芯等；
抛光，对模具的型芯根部和其余区域表面进行抛光，抛光可采用传统机械抛光法、激光抛光法或两种方法相结合。例如机械抛光进行半精抛光，再用激光抛光进行超精抛光，挤压模具抛光后其粗糙度小于0.2um，既降低了表面粗糙度，且利于渗氮；
区域渗氮，型芯根部涂覆防渗涂料或催渗涂料，然后对挤压模具进行渗氮处理；渗氮处理中，如表面含氮量过高，则会在表面产生白亮层，白亮层硬而脆，不适合于承受应力变化的表面，容易断裂。而如果表面含氮量低，则表面硬度会达不到要求。因此，应控制获得无白亮层而渗氮层厚度较厚的表面层，这样才能提高模具的使用性能和寿命。因此对型芯根部进行有别于其余区域的渗氮，根据实际模具的型芯根部受力情况，合理采用防渗涂料或催渗涂料。
渗氮可采用以下三种方案，方案1：针对不同情况，型芯根部及周围区域涂覆防渗或催渗涂料后进行气体渗氮，以改进型芯根部区域渗氮层的厚度及性能，然后对除了型芯根部以外的其余区域进行正常气体渗氮处理。防渗涂料涂覆在模具型芯根部表面，进行两层涂覆，每层厚度为0.4mm左右，保证不漏表面，然后在60℃下风干。
所述气体渗氮包括以下两个阶段：第一阶段控制温度为500℃-525℃，通过控制氨的流量控制氨的分解率为38%-40%，第二阶段控制温度为530℃-550℃，通过控制氨的流量控制氨的分解率为60%-65%。此渗氮处理能够获得无白亮层或者较少白亮层的渗层，渗层韧性较好，同时拥有很高的硬度，不易开裂。经过渗氮处理后的防渗或催渗涂料粉末化，残余物使用钢丝刷进行清理。
方案2：对型芯根部及周围区域涂覆防渗或催渗涂料后进行离子渗氮，以改进型芯根部区域渗氮层的厚度及性能，然后对除了型芯根部以外的其余区域进行正常离子渗氮处理。
方案3：对型芯根部及周围区域涂覆防渗或催渗涂料后进行离子渗氮，然后对除了型芯根部以外的其余区域进行气体渗氮。
区域感应淬火，对型芯根部区域进行感应淬火。淬火方式为高频感应淬火、中频感应淬火或工频感应淬火或以上三种感应淬火的组合，根据不同的要求采用不同的淬火方式，从而更好的提高型芯根部的强度和韧性。
也可对型芯根部只采用激光淬火或区域感应淬火，也能达到提高型芯根部的强度和韧性，具体的操作方式与上述一样，不再赘述。
实施例2，请参照图2、图5-图9，一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，包括以下步骤：
区域喷丸，抛光，区域渗氮，区域激光淬火，区域感应淬火。
实施例3，请参照图3、图5-图9，一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，包括以下步骤：
区域感应淬火，区域喷丸，抛光，区域渗氮，区域激光淬火。
实施例4，请参照图4、图5-图9，一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，包括以下步骤：
区域喷丸，抛光，区域感应淬火，区域渗氮，区域激光淬火。
本发明的表面复合处理方法对各个步骤的处理顺序不作限定，可根据现场情况选择合适的处理顺序，实施例2至实施例4的其余内容与实施例1相同，在此不再赘述。
参见图10，将本申请的表面复合处理方法与粗加工热处理等方法相结合，以平面分流模上模为例，平面分流模主要包括配合使用的上模和下模，下模直接采用现有的下模加工工序进行，上模经过粗加工和热处理如淬火、回火之后进行精加工，然后按照本申请的方法进行区域激光淬火和区域喷丸处理，然后将上模和下模组装之后进行试模，并根据试模情况对上下模进行修模，直至试模符合要求之后，对上模进行抛光处理，降低表面粗糙度以便于均匀渗氮，抛光之后按照本发明的区域渗氮和区域感应淬火进行处理，产品合格后，完成交货。本发明通过对多种表面处理方式进行优化组合，使其有益效果远大于单纯叠加的效果，降低了分流模在循环应力作用下因表面渗氮淬火产生裂纹导致模具报废的几率，提高了模具的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
区域淬火，对型芯根部及除了型芯根部以外的其余区域进行区域淬火；
区域喷丸，对挤压模具进行喷丸，其中型芯根部的喷丸时间为其余区域的1-5倍；
区域渗氮，型芯根部涂覆防渗涂料或催渗涂料，然后对模具进行渗氮处理。
2.根据权利要求1所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述区域渗氮包括气体渗氮和/或离子渗氮。
3.根据权利要求1或2所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述区域渗氮包括对型芯根部进行离子渗氮，对其余区域进行气体渗氮。
4.根据权利要求2所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述气体渗氮包括以下两个阶段：第一阶段，温度为500℃-525℃，氨的分解率为38%-40%；第二阶段，温度为530℃-550℃，氨的分解率为60%-65%。
5.根据权利要求1所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述区域喷丸之后还包括抛光。
6.根据权利要求1所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，还包括粗加工、热处理和/或精加工。
7.根据权利要求1所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，喷丸采用直径为0.2mm-3mm的铸铁丸、陶瓷丸或玻璃微珠。
8.根据权利要求1所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述挤压模具为平面分流模上模或舌型模模桥，对挤压模具上模入口面中心区域或舌型模的模桥施加轴向压力，然后进行喷丸。
9.根据权利要求1所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述区域淬火包括区域激光淬火和/或区域感应淬火，所述区域激光淬火为对型芯根部及除了型芯根部以外的其余区域采用不同功率的激光淬火，所述区域感应淬火为对型芯根部区域进行感应淬火。
10.根据权利要求9所述的挤压模具的型芯根部的表面复合处理方法，其特征在于，所述区域感应淬火包括高频感应淬火、中频感应淬火、工频感应淬火或以上三种感应淬火的组合。
技术总结