覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具及制备方法技术

本发明专利技术提供一种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具及制备方法，覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具是在气门成形模具的型腔表面覆盖有耐磨隔热膜层，耐磨隔热膜层包括过渡层和耐磨隔热层，过渡层位于气门成形模具的型腔与耐磨隔热层之间。覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，①、对覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的型腔表面机械抛光；②、用电火花沉积制备过渡层；③、过渡层表面机械抛光；④、过渡层表面等离子体刻蚀微孔阵列；⑤、过渡层表面磁控溅射制备耐磨隔热层。本发明专利技术的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具及制备方法，这种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的使用寿命长，制备方法能指导覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的加工生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械成形模具，特别是涉及ー种。
技术介绍
发动机的气门是发动机中的重要零件，目前国内主要采用电镦后终锻和挤压后终锻两种エ艺方法进行毛坯生产，终锻成形是气门毛坯加工的关键エ序之一，气门毛坯终锻成形过程中，由于金属的流动剧烈，模具工作的环境恶劣，导致模具寿命很低，一般ー套模具只能生产50(Γ1000件气门。过低的模具寿命，既显著增加生产成本，又对生产效率造成很大的影响。气门在终锻成形过程中，圆角部位的金属一直都存在向杆部的流动，成形开始时流动速度较小，中间阶段存在杆部和大盘直径方向的分流情況，最后充满模膛后，在凸模的作用下，几乎所有的エ件内部金属都将产生向杆部的流动，圆角部位的金属流动速度显著増大。凹模的圆角部位一直与模具接触，成形最后阶段，整个模膛表面全部与エ件接触。因此整个成形过程中，由于金属的流动在凹模圆角部位都将产生严重的接触摩擦作用，成形的最后阶段更为显著。成形过程中凹模的温度分布极不均匀，由于在圆角部位与エ件接触时间长，该部位及附近区域一直处于较高温度，最高达到700°C，且温度在成形过程中产生周期性变化，会产生热疲劳，这将降低模具的強度，导致圆角部位更容易出现损伤。由于和エ件接触的作用，凹模圆角部位一直处于高应カ状态，成形最后阶段，应カ显著増大，甚至超过材料的屈服強度，将使模具产生塑性变形，且应カ存在周期性变化，将导致模具的应カ疲劳。气门在成形过程中，模具圆角部位的工作环境最为恶劣，终锻成形时圆角部位模具表面是与エ件摩擦最激烈、摩擦时间最长的部位，最容易磨损。同时，圆角部位也是受热时间最长、温度最高、最难冷却的部位，最容易发生塑性变形和粘着磨损。因此，提高模具的高温耐摩性、延长模具的使用寿命是提高生产率、降低生产成本的主要途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，这种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的使用寿命长，制备方法能指导覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的加工生产。为了达到上述目的，本专利技术的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具，其特征在于在气门成形模具的型腔表面覆盖有耐磨隔热膜层，耐磨隔热膜层包括过渡层和耐磨隔热层，过渡层位于气门成形模具的型腔与耐磨隔热层之间。因为在气门成形模具的型腔表面覆盖有耐磨隔热膜层，气门在成形过程中，气门成形模具的型腔、特别是型腔的圆角部位的温度变化将有所缓和，圆角部位不容易发生塑性变形和粘着磨损，气门成形模具的使用寿命长。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具，其特征在干过渡层的材料为NiCoCrAlY，耐磨隔热层的材料为Zr02。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具，其特征在干过渡层的材料为NiCoCrAlY,过渡层的厚度为5 50 μ m，耐磨隔热层的材料为Zr02，耐磨隔热层的厚度为5 100 μ m。覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于 ①、对覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的型腔表面机械抛光； ②、用电火花沉积制备过渡层； ③、过渡层表面机械抛光； ④、过渡层表面等离子体刻蚀微孔阵列； ⑤、过渡层表面磁控溅射制备耐磨隔热层。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在干覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的型腔表面机械抛光后表面粗糙度Ra ^ O. 05 μ m。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于过渡层表面机械抛光后表面粗糙度达到Ra ^ O. 05 μ m。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在干过渡层表面等离子体刻蚀的微孔阵列为孔径5 μ m、孔深5 μ m、孔间距20 μ m。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在干过渡层表面磁控溅射制备耐磨隔热层的磁控溅射參数为工作气压O. Γ0. 6Pa，加载负偏压ー 100 ー400V，溅射电压500 700 V，靶材溅射电流密度O. I O. 15 A/cm2，溅射时间为O. 5 30小时。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在干用电火花沉积制备过渡层的エ艺參数如为输出电压5(Tl50V，电容100 300 μ F，频率200(Γ3000Ηζ，比沉积时间I 3min/cm2,电极转速2000 3000r/min。所述的覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法，其特征在于过渡层表面等离子体刻蚀微孔阵列的エ艺方法是采用激光加工技术在厚度为O. 05_有机硅胶薄膜上加工通孔孔径为5μπκ孔间距为20μπι的微孔阵列；将带有微孔阵列的有机硅胶薄膜贴于模具型腔表面，进行等离子体刻蚀，离子气为Ar气，真空度为f 3Pa，基体负偏压为600 800V，时间为5 20min。本专利技术的，这种覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的使用寿命长，制备方法能指导覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的加工生产。附图说明图I是本专利技术覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法的流程图。具体实施例方式本专利技术覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的实施例是在气门成形模具的型腔表面覆盖有耐磨隔热膜层，耐磨隔热膜层包括过渡层和耐磨隔热层，过渡层位于气门成形模具的型腔与耐磨隔热层之间，过渡层的材料为NiCoCrAlY,过渡层的厚度为5 50 μ m，耐磨隔热层的材料为Zr02，耐磨隔热层的厚度为5 100μπι。因为在气门成形模具的型腔表面覆盖有耐磨隔热膜层，气门在成形过程中，气门成形模具的型腔、特别是型腔的圆角部位的温度变化将有所缓和，圆角部位不容易发生塑性变形和粘着磨损，气门成形模具的使用寿命长。參见图1，本专利技术覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的制备方法的实施例包括以下步骤 ①、对覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具的型腔表面机械抛光； ②、用电火花沉积制备过渡层； ③、过渡层表面机械抛光； ④、过渡层表面等离子体刻蚀微孔阵列； ⑤、过渡层表面磁控溅射制备耐磨隔热层。实施例I 模具型腔材料3Cr2W8V。电火花沉积制备过渡层(NiCoCrAlY)エ艺參数输出电压100 V，电容150 μ F，频率2500Hz,比沉积时间I. Omin/cm2,电极转速2500r/min。等离子体刻蚀微孔阵列エ艺參数真空度为I. OPa，基体负偏压为650V，时间为IOmin0磁控溅射制备耐磨隔热层(Zr02)エ艺參数工作气压O. I Pa，加载负偏压ー 100V，溅射电压500 V，靶材溅射电流密度O. I A/cm2，溅射时间为O. 5小吋。实施例2 模具型腔材料4Cr5MoSiVl。电火花沉积制备过渡层(NiCoCrAlY)エ艺參数输出电压150V，电容100 μ F，频率3000Hz,比沉积时间 I. 2min/cm2,电极转速 3000r/min。等离子体刻蚀微孔阵列エ艺參数真空度为I. 2Pa，基体负偏压为700V，时间为15min。磁控溅射制备耐磨隔热层(Zr02)エ艺參数工作气压O. I Pa，样品加载负偏压ー300 V，溅射电压600 V，靶材溅射电流密度O. 12 A/cm2，溅射时间为I小吋。实施例3 模具型腔材料3Cr3Mo3VNb。电火花沉积制备过渡层(NiCoCrAlY)エ艺參数输出电压150V，电容150 μ F，频率3000Hz,比沉积时间 I. 5min/cm2,电极转速 3000r/min。等离子体刻蚀微孔阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
覆盖耐磨隔热膜层的气门成形模具，其特征在于：在气门成形模具的型腔表面覆盖有耐磨隔热膜层，耐磨隔热膜层包括过渡层和耐磨隔热层，过渡层位于气门成形模具的型腔与耐磨隔热层之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周小平，胡心彬，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：