[发明专利]用于高强钢板热冲压的自润滑异质材料模具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于高强钢板热冲压的自润滑异质材料模具，包括依次设置的基体、支撑层、强化隔热层以及自润滑层，其中，基体采用热作模具钢制成；支撑层为奥氏体耐热钢或不锈钢焊条，支撑层堆焊在基体之上；强化隔热层采用碳化钨或碳化铬粉末和自熔合金粉末混合制备的金属基陶瓷材料制成，强化隔热层利用粉末等离子喷焊技术堆焊在支承层之上；自润滑层的材料为润滑相、粘接相以及硬质相的混合物，自润滑层以粉末冶金烧结的方法在强化隔热层上形成覆层。本发明提出的用于高强钢板热冲压的自润滑异质材料模具，满足了高强钢板热冲压过程中对热冲压模具的性能要求。

技术领域

本发明涉及冲压模具技术领域，尤其涉及一种用于高强钢板热冲压的自润滑异质材料模具及其制备方法。

背景技术

随着汽车行业的飞速发展，能源短缺、环境污染等问题的加剧，汽车节能减排成为全球国家与众多汽车公司需要解决的重要课题。由于汽车能源消耗与车身重量息息相关，车身轻量化成为车身制造行业的关键技术。高强度钢成形性好、强度高以及碰撞能力优异，可以减少汽车车身的重量，提高车身安全性能。在汽车车身采用高强钢板，一方面保证汽车使用的安全性，另一方面尽量减少汽车车身的重量，以至于增加汽车的能量使用率，减少油耗和尾气排放。

高强钢板的固有力学性能决定其难以采用常温冲压工艺生产，必须使用热成形工艺进行加工，这使得高强钢板冲压模具的服役环境变得恶劣。高强钢板的高屈服应力，以及高强钢与冲压模具之间的剧烈摩擦磨损，降低了冲压模具的使用寿命。

目前在高强钢板冲压模具行业，一般采用表面强化技术来提高模具寿命，如PVD、CVD、TD及热喷涂等。传统的表面处理技术在一定程度上可以提高模具表面的综合性能，但在冲压模具表面获得的覆层通常较薄，在热冲压载荷作用下容易破坏其表面的完整性而产生粘着、咬合等失效，从而影响热冲压模具的使用。

同时，热冲压过程中使用的耐热型润滑剂，随着温度升高会变薄失效；润滑剂使用增加了零件的清理工序；润滑剂中的硫和氯会污染环境。以上原因影响汽车轻量化的可持续发展。

目前，固体自润滑材料是一种新的润滑解决方案，CN102825135A公开了一种具有自润滑涂层的铁素体不锈钢冲压模具，其提出了一种带有自润滑涂层的冲压模具。CN102389922A一种具有自润滑涂层的镍基超耐热合金冲压模具也提出了带有自润滑涂层的一种冲压模具。但上述两篇文献所述的模具结构涂层的选材，选用的是化学性能比较稳定的材料，主要针对模具在工作过程中的高温氧化问题，其不足之处主要有：（1）涂层比较薄，在高温重载的条件下容易破坏，影响其完整性而加速破坏；（2）采用喷涂工艺进行多种材料的连接，结合强度不够，导致涂层容易脱落；（3）基体材料采用大体积高温材料，难以合理利用材料。而且，针对广泛使用的高强钢板热冲压工艺过程的热力耦合冲击的问题，此种方案效果有限。

综上所述，高温工作环境、热冲压载荷以及润滑剂成为高强钢板热冲压模具使用过程中需要解决的重要问题，也是高强钢板车身制造的关键。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于高强钢板热冲压的自润滑异质材料模具及其制备方法，旨在满足高强钢板热冲压过程中对模具的性能要求。

为实现上述目的，本发明提供一种用于高强钢板热冲压的自润滑异质材料模具，包括依次设置的基体、支撑层、强化隔热层以及自润滑层，其中，

所述基体采用热作模具钢制成；

所述支撑层为奥氏体耐热钢或不锈钢焊条，所述支撑层堆焊在基体之上；

所述强化隔热层采用碳化钨或碳化铬粉末和自熔合金粉末混合制备的金属基陶瓷材料制成，所述强化隔热层采用粉末等离子喷焊技术喷焊在支撑层之上；

所述自润滑层的材料为润滑相、粘接相以及硬质相的混合物，所述自润滑层以粉末冶金烧结的方法在强化隔热层上形成覆层。