專利名稱：冷作模具模塊鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷作模具模塊的制造方法，更具體地說，涉及一種冷作模具模塊鑄造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的冷作模具鋼的原材料的改鍛多采用變向鍛造法，主要鍛造過程是:鐓粗-拔長(zhǎng)-鐓粗，其存在的缺點(diǎn)是:鍛造工藝過程復(fù)雜，成本高，加工的效率低，而且鍛造模塊為簡(jiǎn)單方形或圓柱體，與冷作模具模塊得實(shí)際形狀相差較大，需要再進(jìn)行機(jī)加工。在鍛造后的機(jī)加工過程中，機(jī)加工量大，會(huì)造成大量材料和能源的浪費(fèi)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能節(jié)約原材料、提高加工效率的冷作模具模塊鑄造方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種冷作模具模塊鑄造方法，包括以下步驟:
SI，熔煉冷作模具鋼鋼水；鋼水中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):Cl.55 1.75%, Crll.50 12.50%, V0.20 0.30%, Mo0.45 0.55%, Si ( 0.25%,Mn ( 0.20%, S ≤ 0.030%, P ≤ 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2% ；
S2，向原鋼水中加入稀土合金變質(zhì)劑；變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):RE14.0 20.5%, Mg3.0 4.5%, Si25 30%，Mn3.0 4.0%, Ca3.0 5.0%,Til.5 2.5% ;加入的變質(zhì)劑的質(zhì)量為原鋼水的質(zhì)量的0.15 0.45% ；
S3，按照冷作模具模塊的尺寸制造消失模泡沫塊，并將泡沫塊將試塊埋入砂箱；
S4，澆注加入變質(zhì)劑的鋼水；
S5，取出冷作模具模塊鑄件，并進(jìn)行熱處理。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述鋼水中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):C1.72%, Cr 12.03%, V0.25%, Mo0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%,S ≤ 0.030%, P ≤ 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):RE18.2%, Mg4.1%，Si26.5%, Μη3.0%, Ca3.5%, Ti2.1%。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，在所述步驟S2中，當(dāng)所述鋼水的溫度達(dá)到1550°C時(shí)，采用喂絲工藝加入變質(zhì)劑。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述喂絲工藝中采用的絲的內(nèi)芯為所述變質(zhì)劑，所述內(nèi)芯的外側(cè)依次包覆低碳鋼管和鋁管。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述低碳鋼管的壁厚為0.2 2.5mm,所述鋁管的壁厚為0.5 3.0mm。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，在所述步驟S5中，所述熱處理工藝先進(jìn)行等溫退火，再進(jìn)行中溫淬火，最后進(jìn)行低溫回火。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述等溫退火工藝為:在井式熱處理爐中加熱到870°C，保溫3h ;緩冷到740°C，保溫3h ;隨爐緩冷到500°C后出爐。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述中溫淬火工藝為:加熱到840°C，保溫30min，繼續(xù)升溫到1040°C，保溫20min，油淬。
在本發(fā)明所述的冷作模具模塊鑄造方法中，所述低溫回火工藝為:在井式熱處理爐中加熱到200°C，保溫2h后空冷。
實(shí)施本發(fā)明的冷作模具模塊鑄造方法，具有以下有益效果:
1、本發(fā)明的冷作模具鋼鋼水在鑄造后仍具有良好的性能，具有較高的硬度和沖擊韌性，能滿足冷作模具模塊的使用需求。
2、本發(fā)明的模具材料中加入了稀土合金變質(zhì)劑，稀土合金變質(zhì)劑對(duì)線收縮率影響不大，變質(zhì)劑可以使鑄件獲得比較好的金相組織，細(xì)化晶粒并且提高硬度值和沖擊韌性，改善鋼液的流動(dòng)性和凝固性能，改善鑄件的成分偏析和鋼液的充型性能，使鑄件內(nèi)合金元素分布更均勻，降低鑄件的表面粗糙度。
3、本發(fā)明通過消失模鑄造工藝來制作冷作模具模塊，模具的機(jī)加工量大大減少，在保證冷作模具性能的同時(shí)，節(jié)約能源并且減少材料的浪費(fèi)，生產(chǎn)周期也大大縮短。采用本發(fā)明的方法制作冷作模具模塊成本低廉，生產(chǎn)效率高。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是冷作模具模塊的結(jié)構(gòu)示意圖2是冒口的結(jié)構(gòu)示意圖3是冒口的主視圖4是冒口的俯視圖。
具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明的冷作模具模塊鑄造方法包括以下步驟:
SI，熔煉冷作模具鋼鋼水；鋼水中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):Cl.55 1.75%, Crll.50 12.50%, V0.20 0.30%, Mo0.45 0.55%, Si ( 0.25%,Mn ( 0.20%, S 彡 0.030%, P 彡 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，Cl.72%, Cr 12.03%, V0.25%, Mo0.50%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%，S 彡 0.030%，P 彡 0.030%,Ni ( 0.15%，Cu ( 0.2%。選用中頻感應(yīng)熔煉爐熔化鋼水，用鎂砂作為爐襯材料，在爐膛中央放置一個(gè)圓柱模塊，爐襯打好后將感應(yīng)線圈的功率先加到10KW，烘烤爐襯，保溫6h，直到中間的圓柱形模塊周圍的鎂砂完全燒結(jié)，呈黑色變脆為止。取出中間的圓柱形模塊，放入準(zhǔn)備好待熔煉的試塊，將加熱線圈功率選擇到30KW，保持一小時(shí)試塊可完全熔化。
S2，向原鋼水中加入稀土合金變質(zhì)劑；變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):RE14.0 20.5%, Mg3.0 4.5%, Si25 30%，Mn3.0 4.0%, Ca3.0 5.0%,Til.5 2.5% ;加入的變質(zhì)劑的質(zhì)量為原鋼水的質(zhì)量的0.15 0.45% ;在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，RE18.2%, Mg4.1%，Si26.5%, Μη3.0%, Ca3.5%, Ti2.1%，變質(zhì)劑的加入量為 0.4%。
用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量鋼水的溫度，當(dāng)達(dá)到1550°C時(shí)，插鋁出鋼，采用喂絲工藝稀土合金進(jìn)行變質(zhì)處理。喂絲工藝中采用的絲的內(nèi)芯為稀土合金變質(zhì)劑，內(nèi)芯的外側(cè)依次包覆低碳鋼管和鋁管。低碳鋼管的壁厚為0.2 2.5mm,出鋼溫度越高或量越大，管壁越厚；鋁管的壁厚為0.5 3.0mm,壁厚按照每噸鋼水鋁管重0.3 0.6Kg制作。脫氧、鋼水凈化、雜質(zhì)改性、微合金化處理等工藝可通過喂絲工藝一步完成。
S3，按照冷作模具模塊的尺寸制造消失模泡沫塊，并將泡沫塊將試塊埋入砂箱。冷作模具模塊的形狀如圖1所示，將鋯英粉涂料溶于水后均勻涂在泡沫型表面，在烘箱中加熱到60°C保溫I小時(shí)烘干涂料中的水份，再涂一層涂料烘干，反復(fù)三次直到泡沫表面完全結(jié)上一層致密的鋯英粉保護(hù)層。
澆注模塊是按照鑄件工作面垂直向下放置的，澆冒口設(shè)置在鑄型的最上方，盡量靠近模塊的三角加強(qiáng)筋部位，經(jīng)過綜合比較，澆冒口位置的區(qū)別對(duì)鑄型內(nèi)缺陷的分布有一定影響。澆冒口設(shè)置在固定面根部形成縮松縮孔的分布和面積最小、數(shù)量最少，故冒口的最佳位置為固定面根部。增大澆冒口的尺寸，對(duì)鑄件內(nèi)減少最后凝固液相線區(qū)沒有幫助 ’澆冒口的尺寸過小，會(huì)使鑄件產(chǎn)生過多縮孔，對(duì)鑄件內(nèi)縮松影響不大；增加澆冒口的高度只能增大澆冒口內(nèi)的縮孔。本實(shí)施例中澆 冒口尺寸LXBXH為110X85X80mm，如圖2-圖4所示。
S4，澆注加入變質(zhì)劑的鋼水；本發(fā)明冷作模具鋼的液相線溫度為1482°C，若澆注溫度低于材料液相凝固溫度，會(huì)影響鑄件的充型凝固過程，選取澆注溫度為1500°C來觀察縮孔和縮松的情況。經(jīng)過綜合比較，隨著澆注溫度的升高，鑄件的充型時(shí)間和鑄件內(nèi)縮松的體積變化不大，而縮孔變多，鑄件的凝固時(shí)間也延長(zhǎng)，繼續(xù)提高澆注溫度會(huì)造成能源的浪費(fèi)，因此最佳的鑄件澆注溫度為1500°C。
S5，取出冷作模具模塊鑄件，并進(jìn)行熱處理。鑄件在型號(hào)為SG2-5-12，額定功率5KW，額定溫度為1200°C的井式熱處理爐中進(jìn)行等溫退火工藝:在井式熱處理爐中加熱到870°C，通過型號(hào)為KSW-6D-16的溫度控制儀用熱電偶測(cè)量溫度，保溫3h ;緩冷到740V’保溫3h ;隨爐緩冷到500°C后出爐，冷卻速度小于30°C /h。再進(jìn)行中溫淬火工藝:加熱到840°C，保溫30min，繼續(xù)升溫到1040°C，保溫20min，取出油淬。最后進(jìn)行低溫回火工藝:在井式熱處理爐中加熱到200°C，保溫2h后空冷。
通過上述步驟制得的冷作模具模塊的硬度為62HRC，抗壓強(qiáng)度為5100Mpa，抗彎強(qiáng)度為4000Mpa，可以滿足冷作模具的使用需求。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟: SI，熔煉冷作模具鋼鋼水；鋼水中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):C1.55 1.75%, Crll.50 12.50%, V0.20 0.30%, Mo0.45 0.55%, Si ( 0.25%, Mn ( 0.20%,S 彡 0.030%, P 彡 0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2% ； S2，向原鋼水中加入稀土合金變質(zhì)劑；變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):RE14.0 20.5%,Mg3.0 4.5%，Si25 30%，Μη3.0 4.0%, Ca3.0 5.0%，Til.5 2.5% ;加入的變質(zhì)劑的質(zhì)量為原鋼水的質(zhì)量的0.15 0.45% ； S3，按照冷作模具模塊的尺寸制造消失模泡沫塊，并將泡沫塊將試塊埋入砂箱； S4，澆注加入變質(zhì)劑的鋼水； S5，取出冷作模具模塊鑄件，并進(jìn)行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述鋼水中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):C1.72%, Cr 12.03%, V0.25%, Mo0.50%, Si ( 0.25%,Mn ( 0.20%, S^0.030%, P^0.030%, Ni ( 0.15%, Cu ( 0.2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述變質(zhì)劑中除Fe外還包含以下元素，以重量百分比計(jì):RE18.2%, Mg4.1%，Si26.5%, Μη3.0%, Ca3.5%, Ti2.1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，在所述步驟S2中，當(dāng)所述鋼水的溫度達(dá)到1550°C時(shí)，采用喂絲工藝加入變質(zhì)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述喂絲工藝中采用的絲的內(nèi)芯為所述變質(zhì)劑，所述內(nèi)芯的外側(cè)依次包覆低碳鋼管和鋁管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述低碳鋼管的壁厚為0.2 2.5臟，所述鋁管的壁厚為0.5 3.0mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，在所述步驟S5中，所述熱處理工藝先進(jìn)行等溫退火，再進(jìn)行中溫淬火，最后進(jìn)行低溫回火。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述等溫退火工藝為:在井式熱處理爐中加熱到870°C，保溫3h ;緩冷到740°C，保溫3h ;隨爐緩冷到500°C后出爐。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述中溫淬火工藝為:加熱到840°C，保溫30mi n，繼續(xù)升溫到1040°C，保溫20min，油淬。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷作模具模塊鑄造方法，其特征在于，所述低溫回火工藝為:在井式熱處理爐中加熱到200°C，保溫2h后空冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷作模具模塊鑄造方法，包括以下步驟S1，熔煉冷作模具鋼鋼水；S2，向原鋼水中加入稀土合金變質(zhì)劑；加入的變質(zhì)劑的質(zhì)量為原鋼水的質(zhì)量的0.15～0.45%；S3，按照冷作模具模塊的尺寸制造消失模泡沫塊，并將泡沫塊將試塊埋入砂箱；S4，澆注加入變質(zhì)劑的鋼水；S5，取出冷作模具模塊鑄件，并進(jìn)行熱處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過消失模鑄造工藝來制作冷作模具模塊，模具的機(jī)加工量大大減少，在保證冷作模具性能的同時(shí)，節(jié)約能源并且減少材料的浪費(fèi)，生產(chǎn)周期也大大縮短。采用本發(fā)明的方法制作冷作模具模塊成本低廉，生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)C22C38/24GK103147019SQ20131007991
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者華林, 朱春東, 余小華, 李建華, 林平, 黃瑜 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)