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为了提高车身覆盖件模具的使用寿命,促进我国汽车覆盖件模具的国产化,本文从模具材料及其表面处理出发,通过研究合金元素对灰铁和球铁的组织和性能,特别是淬透性的影响,设计出具有高淬透性和良好机械加工性能的合金铸铁材料。同时配备音频感应电源、冷却系统等组成部件,研制出一套移动式感应热处理设备,并采用红外测温仪和PID自整定控制仪等装置,实现对该设备的温度自动控制,而且对移动式感应热处理设备的感应淬火工艺进行了全面的研究。
本论文主要得到如下结论:
1、通过调节移动式感应热处理各参数,得出一套满足汽车大型模具的工艺参数,使用此参数可将感应处理的温度波动控制在60℃范围内,以下是具体参数:SV900℃,AT50℃,Al1900℃,Al2950℃,P100,I0,D0.
2、通过对常用的覆盖件模具材料GM241(灰铁)和GGG70L(球铁)进行感应淬火研究,可以得出:灰铁和球铁材料分别在功率为70%P0和60%P0时,表面感应淬火效果最佳。此时,灰铁材料感应淬火空冷和水冷后,表面硬度分别达到47~55HRC和47~56HRC,淬硬层深度分别为2.3mm和3.9mm;球铁材料感应淬火空冷和水冷后,表面硬度分别为52~60HRC和57~61HRC,淬硬层深度分别为1.9mm和4.8mm。
3、通过对感应淬火软带进行研究,发现感应加热功率对其影响不大,软带宽度较小,均在2~3.5mm之间。采用喷淬火液的冷却方式可提高感应淬火效果。
4、设计出两种具有高淬透性和良好机械加工性能的车身铸铁模具材料,分别为H6(C2.8~3.2,Si1.8~2.2,Mn0.6~0.9,P≤0.08,S≤0.03,Cr0.3~0.5,Cu0.7~1.0,Mo0.3~0.5,Ni0.3~0.5)和Q2(C3.5~3.8,Si2.1~2.5,Mn0.5~0.8,Cr0.1~0.3,Cu0.8~1.0,Mo0.4~0.6,Ni0.2~0.4),其实际临界直径均大于165mm。并且工艺性较好,经表面感应淬火空冷和水冷后,H6和Q2表面硬度分别达到50HRC和60HRC,淬硬层深度超过2.5mm。