一種活塞鍛造模具的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及模具加工技術領域，更具體地說，涉及一種活塞鍛造模具的加工方法。
【背景技術】
[0002]活塞是汽車發動機的“心臟”，承受交變的機械負荷和熱負荷，是發動機中工作條件最惡劣的關鍵零部件之一，活塞的功用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅使曲軸旋轉，活塞頂部也是燃燒室的組成部分。
[0003]鋼質活塞的關鍵點在于鍛造技術，而鍛造技術的核心在于鍛造模具，鍛造模具的精度以及使用壽命都影響到活塞的質量;活塞模具的精度越高，相應的鍛造出來的活塞的精度越高;通過不同的加工工序可以減輕模具的磨損量，進而提高使用壽命，但目前的活塞模具多是H13鋼，使用壽命大多在3000次鍛打范圍內，模具在工作中承受著很大的壓力和沖擊載荷作用，而且沖擊頻率很高，模腔和高溫金屬接觸，還要經受反復的加熱和冷卻，在時冷時熱狀態下，容易使模具的工作表面產生熱疲勞裂紋，另外熾熱金屬被強制變形時，與模具型腔表面摩擦，模具極易磨損并且硬度極低，導致使用壽命難以提高，因此，如何提高加工精度、如何延長活塞模具的使用壽命是行業內的一大難題。
[0004]眾所周知，活塞模具的型腔較深，一般為90mm，寬度較小，即便是在數控機床上，也很難保證加工精度，當刀桿較長時勢必會產生較大的震動，難以進行深腔加工。現有技術中存在使用電火花加工技術進行模具加工的，但如果使用電火花技術加工活塞模具，由于加工面積大，型腔深，仍然存在以下問題:I)型腔較深，電火花加工時難以保證精度;2)電極磨損較大，需要不斷的更換電極，加工成本較大;3)在更換電極過程中難以保證電極的位置不發生變化，導致誤差累積，造成模具精度較差。
[0005]經過檢索發現，現有技術中存在關于活塞模具的相關技術方案，如中國專利號:ZL200620071292.9，授權公告日:2007年6月6日，發明創造名稱為:一種鋼質活塞精密鍛造模具，該申請案公開了一種鋼質活塞精密鍛造模具，包括終鍛上模和終鍛下模以及預鍛上模和預鍛下模，是兩套相對獨立的模具，在終鍛下模、預鍛下模的模具腔的內部設有排氣孔，在終鍛下模和預鍛下模的上端模具腔的邊沿處設有阻力溝，終鍛上模、終鍛下模以及預鍛上模、預鍛下模的外形都設計成圓柱形狀，采用H13材料，熱處理程度范圍HRC42-46。該專利方案只給出了活塞模具，并沒有公開具體如何進行模具加工，對于本領域技術人員來說并沒有解決上面提到的技術問題。
【發明內容】
[0006]1.發明要解決的技術問題
[0007]本發明的目的在于克服現有技術中活塞模具使用壽命短、不易加工的不足，提供了一種活塞鍛造模具的加工方法，本發明的技術方案，通過對模具材料和加工工藝的改進，提高了模具的加工精度，減輕了模具的疲勞、裂紋現象，延長了模具的使用壽命。
[0008]2.技術方案
[0009]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0010]本發明的一種活塞鍛造模具的加工方法，其加工步驟為:
[0011 ]步驟1、原料準備，使用圓棒毛坯準備鍛打；
[0012]步驟2、對材料進行三墩三拔的鍛打處理，圓棒毛坯與鍛打后毛坯的鍛造比為3.8
?4;
[0013]步驟3、對鍛造毛坯在580?600°C進行退火處理，爐冷24h;
[0014]步驟4、采用數控機床加工模具外表面尺寸，留Imm余量;加工活塞型腔深度至要求尺寸的0.65?0.72位置處，側壁留Imm余量;對機加工后的模具毛還進行電火花加工，通過四次電火花加工到要求尺寸；
[0015]步驟5、對步驟4加工后的工件進行熱處理，該熱處理包括一次淬火和三次回火；
[0016]步驟6、對熱處理后的工件進行精加工和磨削處理，然后進行第四次回火。
[0017]作為本發明更進一步的改進，步驟I中所述圓棒毛坯的組分按重量百分比計為:C:0.40?0.43%，S1:1.00?1.14%，Mn:0.38?0.45%，S: <0.010%,P: < 0.030% ,Cr:5.00—5.30%，N1:0.070?0.120%，Cu:0.010?0.035%，Mo:1.10?I.35%，其余量為Fe。
[0018]作為本發明更進一步的改進，步驟2中三墩三拔的加工過程為:將毛坯加熱到1080?1140°C °C進行第一次墩粗、拔長鍛打;然后將毛坯加熱到810?910°C，進行第二次墩粗、拔長鍛打;二次鍛打后把工件加熱到850?900°C，進行第三次墩粗、拔長鍛打。
[0019]作為本發明更進一步的改進，步驟4中電火花加工過程為:制作活塞形狀的電極，該電極與模具型腔相互配合；第一次加工后留4?5mm深度余量；第二次加工后留0.4?0.5mm深度余量，第三次加工后留0.2?0.3mm深度和側壁余量;第四次加工到要求尺寸，在每次電火花加工前都進行三坐標定位。
[0020]作為本發明更進一步的改進，步驟5中淬火處理為:淬火溫度為1020?1050°C，保溫2h后進行油冷，檢測HRC硬度達57?58。
[0021]作為本發明更進一步的改進，步驟6中精加工后模具上部的倒角為圓弧角，圓弧角的半徑為3?4mm。
[0022]作為本發明更進一步的改進，所述的三次回火過程為:第一次回火時溫度為580?6000C，保溫3小時后空冷，檢測HRC硬度達53?54;第二次回火時溫度為580?600°C，保溫3h后空冷，檢測HRC硬度達47?48;第三次回火時溫度為580?590°C，保溫3h后空冷，檢測HRC硬度達46?47。
[0023]作為本發明更進一步的改進，第四次回火溫度為580?590°C，保溫2h后空冷，去除切削應力，檢測HRC硬度達46?47。
[0024]作為本發明更進一步的改進，所述Cr與Mo的含量之和為6.2?6.5 %，所述Cu與Ni的含量之和不大于0.14%。
[0025]作為本發明更進一步的改進，所述圓棒毛坯的組分按重量百分比計為:C:0.41%，S1:1.08%，Mn:0.42% ,S: <0.010%,P: < 0.015% ,Cr:5.2% ,Ni: 0.08% ,Cu:0.010% ,Mo:1.25%，余量為Fe。
[0026]3.有益效果
[0027]采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果:
[0028](I)本發明的一種活塞鍛造模具的加工方法，采用三墩三拔鍛打工藝，能夠更大程度上打碎鋼中的碳化物和消除其方向性，從而滿足鍛件的抗沖擊性能以及硬度、耐磨性的需要。棒材毛坯與鍛打的成型毛坯的鍛造比為3.8?4，易于使材料內部的組織均勻化；
[0029](2)本發明的一種活塞鍛造模具的加工方法，經多次反復回火，殘余奧氏體減少，不僅使工件性能穩定，同時在每次加熱過程中將上一次轉變成的馬氏體又進行了回火，通過多次回火的配合作用，最終使工件的硬度逐步降低到HRC 46?47;第四次回火能夠消除精加工過程中形成的切削應力，而且保溫時間僅為兩小時，在消除應力的同時，對模具的硬度不會有影響；
[0030](3)本發明的一種活塞鍛造模具的加工方法，在加工模具時先采用數控機加工，使模具外表面成形，同時對型腔進行加工，加工活塞型腔深度至要求尺寸的0.65?0.72位置處，至該處的加工深度為62mm左右，在數控機床上能夠保證加工精度;然后把機加工后的模具進行電火花加工，以此克服型腔較深難以加工的問題；而且采用機加工與電火花加工相結合的加工方式減少了電極的消耗，提高了加工效率；
[0031](4)本發明的一種活塞鍛造模具的加工方法，采用石墨電極進行加工，損耗較小，而且采用4次電火花加工工序，每次的加工量逐漸遞減，能夠有效提高型腔內部表面的光潔度，克服了石墨電極加工時表面粗糙的問題。
【附圖說明】
[0032]圖1為石墨電極的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。
[0034]實施例1
[0035]結合圖1，本實施例的一種活塞鍛造模具的加工方法，其加工步驟為:
[0036]步驟1、原料準備，使用圓棒毛坯準備鍛打；圓棒毛坯的組分按重量百分比計為:C:0.43% ,Si:1.10% ,Mn:0.42% ,S: < 0.010% ,P: < 0.015% ,Cr:5.0% ,Ni:0.08% ,Cu:0.010%，Mo:1.25%，余量為Fe。
[0037]步驟2、對材料進行三墩三拔的鍛打處理，圓棒毛坯與鍛打成型后毛坯的鍛造比為3.8；
[0038]其具體鍛打過程為:將毛坯加熱到1090°C進行第一次墩粗、拔長鍛打，鍛造比為1.7，該鍛造比為經過一次墩粗、拔長加工后的高度比；然后將毛坯加熱到860°C，進行第二次墩粗、拔長鍛打，鍛造比為1.6; 二次鍛打后把工件加熱到860°C，進行第三次鍛墩粗、拔長鍛打，鍛造比為1.4;經過第三次鍛打后工件基本鍛造完成。
[0039 ] 步驟3、對鍛造毛坯在580 0C進行退火處理，爐冷24h。
[0040]步驟4、