一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法技术

本发明专利技术属于铜基合金玻璃模具制备技术领域，涉及一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，包括步骤一热旋压；步骤二固溶热处理；步骤三冷旋压；步骤四时效热处理；步骤五机械加工二加工至成品。本发明专利技术采用热旋压和冷旋压工艺，旋后的金属纤维连续完整，晶粒被延伸变长变细，使得旋后金属的力学性能得到提高，并且旋压加工后金属表面不需或只需少量切削加工，甚至可直接旋压至成品，材料利用率高；根据铜基合金材料的性能处理发挥出铜基合金材料的最佳力学性、硬度、热疲劳性能等的性能，使得材料具有最佳的服役寿命；单次加工工艺可生产多件铜合金模具，工艺路线简单、加工效率高、材料利用率高。利用率高。利用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法


[0001]本专利技术属于铜基合金玻璃模具制备
，尤其涉及一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法。

技术介绍

[0002]玻璃模具是用来生产玻璃制品的重要工具装备，玻璃模具的产品质量直接决定玻璃制品的质量。玻璃模具在使用过程中一直与高温熔融态玻璃直接接触，玻璃模具在接触到玻璃后会产生复杂多变的物理反应和化学反应，同时玻璃模具与玻璃产品之间还会产生反复的摩擦，这就要求玻璃模具具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损及良好的导热性能、抗氧化能力和抗热疲劳能力，以保证最终生产出来的玻璃制品的外观、性能和使用寿命符合要求，而铜基合金模具可满足上述要求。
[0003]薄壁铜基合金玻璃模具是使用较多的模具，常规生产工艺一般为熔铸
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热锻
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固溶热处理
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冷锻
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时效热处理
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机械加工，工序较长，材料损耗多，并且在机加工过程中薄壁铜合金玻璃模具易发生加工变形，需要多种不同机加工工装来辅助加工过程，加工效率低，且产品的成材率低。现需要开发一种加工效率稿，产品的成材率高的加工方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述的现有技术存在的不足，提供一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法。
[0005]本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一热旋压：将铜管坯料作为热旋压毛坯，采用旋轮正旋方式进行热旋压；<br/>[0008]步骤二固溶热处理：对步骤一热旋压后的铜管采用喷淋式水冷，进行在线固溶热处理；将合金加热到高温区，使过剩相充分溶解到固溶体中然后快速冷却，得到过饱和的固溶体；
[0009]步骤三冷旋压：将步骤二固溶热处理后的铜管坯料进行冷旋压；
[0010]步骤四时效热处理：将步骤三冷旋压的铜管坯料进行时效热处理，铜管坯料跟随芯棒一同装炉完成热处理，装炉方式为竖直放置，热处理完成后再将铜管坯料由芯棒上脱下；
[0011]步骤五机械加工二：将步骤四时效热处理后的铜管坯料进行机械加工，根据铜合金模具的尺寸加工至成品。
[0012]本专利技术经步骤一热旋压；步骤二固溶热处理，将合金加热到高温区，使过剩相充分溶解到固溶体中然后快速冷却，得到过饱和的固溶体；步骤三冷旋压，促进时效过程中强化相的析出；步骤四时效热处理，在较高的温度放置，使过饱和固溶体内的强化相逐渐析出，起到时效强化的作用，提高材料的综合性能；最后经步骤五机械加工二加工至成品。
[0013]本专利技术采用热旋压和冷旋压工艺，旋压加工属于无切削加工的先进金属压力加工
工艺，旋后的金属纤维连续完整，晶粒被延伸变长变细，使得旋后金属的力学性能得到提高，并且旋压加工后金属表面不需或只需少量切削加工，甚至可直接旋压至成品，材料利用率高。
[0014]本专利技术单次加工工艺可生产铜合金模具数量为3
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6件，工艺路线简单、加工效率高、材料利用率高。
[0015]进一步地，所述步骤一中，所述铜管坯料的制备方法包括如下步骤：
[0016]S1配料：按照重量百分比Cr:0.6
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1.2wt％，Zr:0.08
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0.15wt％，Fe:0.008
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0.015wt％，Ce:0.03
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0.06wt％，其余为Cu；
[0017]S2熔炼：将S1配料中的材料加入真空熔炼炉进行熔炼；
[0018]S3离心铸造：将熔炼后的铜合金液进行卧式离心铸造，浇注完成后内侧覆盖发热覆盖剂和碳化稻壳，得到铜管锭坯；
[0019]S4机械加工一：将S3离心铸造得到的铜管锭坯进行机械加工，去除外表面和两端侧的氧化黑皮，去除内表面的缩松缩孔区域，内表面加工完成后在铜管坯料一侧留下定位环。
[0020]本专利技术在铜管坯料的制备中，采用铜基合金材料进行S1配料；S2熔炼；S3离心铸造，浇注完成后内侧覆盖发热覆盖剂和碳化稻壳，发热覆盖剂与高温金属水发生反应后在内环壁提供高温环境，与保温剂碳化稻壳保证了铸件由外壁向内壁逐层凝固，让内壁金属液可以发生充足补缩，消除了在铸件内表面形成的缩松、缩孔铸造缺陷，提高了铸造质量，从而减少内壁的机械加工量；S4机械加工一，去除外表面和两端侧的氧化黑皮，去除内表面的缩松缩孔区域，内表面加工完成后在铜管坯料一侧留下定位环。
[0021]进一步地，所述S1中，Cr的加入方式为加入CuCr20合金；Zr的加入方式为加入CuZr40合金；Ce的加入方式为加入CuCe20合金。
[0022]进一步地，所述S2中，熔化温度为1250
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1350℃，熔清后降温至1200
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1250℃，并恒温保温5
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10分钟，搅拌棒充分搅拌后转入中间包。
[0023]进一步地，所述S3中，所述铜管锭坯的外径400
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500mm，内径320
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430mm，长度400
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700mm。不同尺寸的铜管锭坯通过更换不同的离心铸型来获得。
[0024]进一步地，所述S3中，所述发热覆盖剂覆盖厚度为30
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50mm；碳化稻壳的覆盖厚度为50
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80mm。
[0025]进一步地，所述步骤一中，所述热旋压的加热方式为先将铜管坯料预热至300
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500℃，再采用火焰加热的方式将铜管坯料加热至800
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950℃。
[0026]通过预热再进行加热，一是可以缩短火焰加热时间，减少能源消耗；二是可以保证整个旋压毛坯整体温度的均匀性。
[0027]进一步地，所述步骤一中，所述旋压轮进给速度为60
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160mm/min，芯模旋转速度为50
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80rpm/min，进给比为1.2
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2mm/rpm，旋轮单道次下压变形量为15
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30％；所述热旋压道次为2
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3次。
[0028]铜合金材料热旋压道次为2
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3次，如单道次变形量太大，存在开裂的风险，分多道次以后可避免加工过程中发生开裂；旋压工艺受制于变形方式，单道次的下压量有限，分道次旋压才能旋压至要求厚度。
[0029]进一步地，所述步骤一中，所述热旋压第一道次铜管坯料的加热温度为900
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950
℃，热旋压最后一道次铜管坯料的加热温度为800
‑
900℃。
[0030]第一道次旋压坯料为铸态组织，晶粒较粗大，加热温度高一是可以旋压坯料发生均匀化，保证整体性能的稳定；二是高温下材料延伸率高，不会发生旋压开裂；最后道次温度低，主要是为了保证铜管坯料的晶粒组织不发生长大，得到晶粒细小的铜管坯料，晶粒细小则产品的性能就好。
[0031]进一步地，所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一热旋压：将铜管坯料作为热旋压毛坯，采用旋轮正旋方式进行热旋压；步骤二固溶热处理：对步骤一热旋压后的铜管采用喷淋式水冷，进行在线固溶热处理；将合金加热到高温区，使过剩相充分溶解到固溶体中然后快速冷却，得到过饱和的固溶体；步骤三冷旋压：将步骤二固溶热处理后的铜管坯料进行冷旋压；步骤四时效热处理：将步骤三冷旋压的铜管坯料进行时效热处理，铜管坯料跟随芯棒一同装炉完成热处理，装炉方式为竖直放置，热处理完成后再将铜管坯料由芯棒上脱下；步骤五机械加工二：将步骤四时效热处理后的铜管坯料进行机械加工，根据铜合金模具的尺寸加工至成品。2.根据权利要求1所述的薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述铜管坯料的制备方法包括如下步骤：S1配料：按照重量百分比Cr:0.6
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1.2wt％，Zr:0.08
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0.15wt％，Fe:0.008
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0.015wt％，Ce:0.03
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0.06wt％，其余为Cu；S2熔炼：将S1配料中的材料加入真空熔炼炉进行熔炼；S3离心铸造：将熔炼后的铜合金液进行卧式离心铸造，浇注完成后内侧覆盖发热覆盖剂和碳化稻壳，得到铜管锭坯；S4机械加工一：将S3离心铸造得到的铜管锭坯进行机械加工，去除外表面和两端侧的氧化黑皮，去除内表面的缩松缩孔区域，内表面加工完成后在铜管坯料一侧留下定位环。3.根据权利要求2所述的薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述S2中，熔化温度为1250
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1350℃，熔清后降温至1200
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1250℃，并恒温保温5
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10分钟，搅拌棒充分搅拌后转入中间包。4.根据权利要求2所述的薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述发热覆盖剂覆盖厚度为30
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50mm；碳化稻壳的覆盖厚度为50
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80mm。5.根据权利要求1所述的薄壁铜基合金玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述旋压轮进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁宁，汤德林，宋涛，刘春雨，崔华春，王肇飞，
申请(专利权)人：烟台万隆真空冶金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：