一种3d异形水路制造工艺
阅读说明：本技术 一种3d异形水路制造工艺 (3D special-shaped waterway manufacturing process ) 是由 夏贤兵 付海燕 陈伟 于 2021-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及模具制造技术领域,且公开了一种3D异形水路模具制造工艺,包括以下步骤：(1)准备材料,材料包括铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层；(2)外表面处理,对铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层进行开孔处理,且紫铜下层的外表面通过CNC加工出异形水路；(3)扩散焊接,将紫铜中层和紫铜下层焊接在一起；(4)铜热处理,将紫铜中层和紫铜下层进行热处理；(5)正角外形；(6)组装,将铜上层、紫铜中层和紫铜下层通过螺丝拧紧固定。该3D异形水路模具制造工艺,工艺简单、节约资源、制造成本低廉,通过设置的异形水路和铍铜上层,散热速度快,达到耐高温、寿命长,热疲劳性能、热稳定性高和综合性能优良,具有广阔的市场前景。(The invention relates to the technical field of mold manufacturing, and discloses a 3D special-shaped waterway mold manufacturing process, which comprises the following steps: (1) preparing materials, wherein the materials comprise a beryllium copper upper layer, a red copper middle layer and a red copper lower layer; (2) performing outer surface treatment, namely performing hole opening treatment on the beryllium copper upper layer, the red copper middle layer and the red copper lower layer, and machining a special-shaped water channel on the outer surface of the red copper lower layer through CNC; (3) diffusion welding, namely welding the red copper middle layer and the red copper lower layer together; (4) copper heat treatment, namely performing heat treatment on the red copper middle layer and the red copper lower layer; (5) a positive angle profile; (6) and (4) assembling, namely screwing and fixing the copper upper layer, the red copper middle layer and the red copper lower layer through screws. The 3D special-shaped waterway mold manufacturing process is simple in process, resource-saving and low in manufacturing cost, and the special-shaped waterway and the beryllium copper upper layer are arranged, so that the heat dissipation speed is high, the purposes of high temperature resistance, long service life, high thermal fatigue performance, high thermal stability and excellent comprehensive performance are achieved, and the 3D special-shaped waterway mold manufacturing process has a wide market prospect.)
技术领域
本发明涉及模具制造技术领域，具体为一种3D异形水路模具制造工艺。
背景技术
注塑模具是一种生产塑胶制品的工具；也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。具体指将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。
制造金属模具的金属材料通常为合金，如镍镍铬合金钢。众所周知，生产所述合金模具的周期通常较长，且成本很高、使用寿命短，散热效果差，综合性能并不理想，因此，在需要大批量成型产品或零件时，合金模具需要经常修模、或重新开模，造成生产所述产品或零件的生产成本增加，不利于提高产品或零件的市场竞争力，采用非金属材料制得的模具，固化时间长，性能、尺寸稳定性不好，强度不够，不能同时实现成型、裁边和开孔功能，需后续裁边开孔等加工工序，工序复杂、生产效率低，而且容易出现异常压裂的现象。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种3D异形水路模具制造工艺，具备到耐高温、寿命长，热疲劳性能、热稳定性高和综合性能优良等优点，解决了成本很高、使用寿命短，散热效果差，综合性能并不理想的问题。
(二)技术方案
本发明提供如下技术方案：一种3D异形水路模具制造工艺，包括以下步骤：
(1)准备材料，材料包括铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层；
(2)外表面处理，对铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层进行开孔处理，且紫铜下层的外表面通过CNC加工出异形水路；
(3)扩散焊接，将紫铜中层和紫铜下层焊接在一起；
(4)铜热处理，将紫铜中层和紫铜下层进行热处理；
(5)正角外形；
(6)组装，将铜上层、紫铜中层和紫铜下层通过螺丝拧紧固定。
优选的，所述铍铜上层含有如下重量百分数的化学成分：铍0.2-0.6％、铬0.1-0.3％、锰2-3.5％、铁2-4％、铝12-15％、镍0.2-0.4％、铅0.001-0.005％、余量为铜及不可避免的微量杂质。
通过设置的铍铜上层，铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，是机械性能，物理性能，化学性能及抗蚀性能良好结合的有色合金，经固溶和时效处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限，弹性极限，屈服极限和疲劳极限，同时又具备有高的导电率，导热率，高硬度和耐磨性，高的蠕变抗力及耐蚀性，其有效的提高了模具的硬度和强度，且具有较高的导热率，与异形水路配合使用，进一步提高了模具的散热速度。
优选的，还包括紫铜中层和紫铜下层的热处理方法：
S1清洗，将紫铜中层和紫铜下层清洗干净后，烘干；
S2加热，将紫铜中层和紫铜下层放入热处理炉中，先升至320-380℃，并保持1-3h，然后将加热炉的炉温再升至570-590℃，并保持1-2h；
S3淬火，将紫铜放入淬火油中淬火；
S4冷却清洗，取出经过淬火后的紫铜中层和紫铜下层，进行清洗；
S5回火，将清洗后的紫铜中层和紫铜下层放置在回火炉内进行回火，回火温度为270-290℃，时间为2-4h，然后将该炉冷却至室温。
S6抛丸清理。
优选的，所述步骤S2中需通入保护气氛，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
优选的，所述淬火液为PAG淬火剂，浓度为10％。
PAG淬火剂是由一种液态的有机聚合物和腐蚀抑制剂组成的水溶性溶液。有机聚合物完全溶于水，形成清亮、均质的溶液。
优选的，所述步骤S4中，清洗采用硫二甘醇与水按照体积比1:10混溶的溶液进行清洗10-30min，之后再使用水冲刷紫铜中层和下层。
采用硫二甘醇水溶液清洗紫铜中层和下层，可使得紫铜中层和下层表面残留的淬火油溶入至该溶液中，以加快对淬火油的清理速度，提高紫铜中层和下层的清洗效率，另外再通过水的冲刷易除去紫铜中层和下层上残留的硫二甘醇水溶液。
优选的，所述步骤S5中将紫铜中层和紫铜下层先浸入至苯并三唑溶液中 5-7min，苯并三唑溶液采用苯并三唑晶体与40-50℃的热水按照质量比1:520 混合而成，再进行回火。
通过将紫铜中层和下层浸入至苯并三唑溶液中一段时间后，可在紫铜中层和下层表面形成一层抗氧化物，以减少紫铜中层和下层的氧化，且苯并三唑在回火的过程中可分解。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种3D异形水路模具制造工艺，具备以下有益效果：
1、该3D异形水路模具制造工艺，通过设置的异形水路，异形水路布局应随产品形状改变而改变，可随着产品形状均匀分布，从而进一步降低成型周期，提高产品的附加值，可根据注塑件形状复杂程度，降低冷却时间 20％-80％，减少变向量15％至90％，使最终收益大幅度提高。
2、该3D异形水路模具制造工艺，通过设置的铍铜上层，铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，是机械性能，物理性能，化学性能及抗蚀性能良好结合的有色合金，经固溶和时效处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限，弹性极限，屈服极限和疲劳极限，同时又具备有高的导电率，导热率，高硬度和耐磨性，高的蠕变抗力及耐蚀性，其有效的提高了模具的硬度和强度，且具有较高的导热率，与异形水路配合使用，进一步提高了模具的散热速度。
3、该3D异形水路模具制造工艺，紫铜中层和下层在生产时，通过对其进行二次加热，且每一次加热后均在当前温度下保持一定的时间，使得热量可以逐渐由紫铜中层和下层外部传递至其内部，以使整个紫铜中层和紫铜下层的内外均可以达到加热炉内部的温度，进而使得其内外部能够受热均匀，在后续的加工过程中，有利于提高紫铜中层和下层的质量。
4、该3D异形水路模具制造工艺，采用硫二甘醇水溶液清洗紫铜中层和下层，可使得紫铜中层和下层表面残留的淬火油溶入至该溶液中，以加快对淬火油的清理速度，提高紫铜中层和下层的清洗效率，另外再通过水的冲刷易除去紫铜中层和下层上残留的硫二甘醇水溶液。
5、该3D异形水路模具制造工艺，工艺简单、节约资源、制造成本低廉，在生产时受热均匀，在回火其外表面会形成氧化物，提高了模具的抗腐蚀强度和耐磨损性能，且通过设置的异形水路和铍铜上层，散热速度快，达到耐高温、寿命长，热疲劳性能、热稳定性高和综合性能优良，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：一种3D异形水路模具制造工艺，包括以下步骤：
(1)准备材料，材料包括铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层；
(2)外表面处理，对铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层进行开孔处理，且紫铜下层的外表面通过CNC加工出异形水路；
(3)扩散焊接，将紫铜中层和紫铜下层焊接在一起；
(4)铜热处理，将紫铜中层和紫铜下层进行热处理；
(5)正角外形；
(6)组装，将铜上层、紫铜中层和紫铜下层通过螺丝拧紧固定；
进一步的，所述铍铜上层含有如下重量百分数的化学成分：铍0.2％、铬 0.1％、锰2％、铁2％、铝12％、镍0.2％、铅0.001％、余量为铜及不可避免的微量杂质。
进一步的，还包括紫铜中层和紫铜下层的热处理方法：
S1清洗，将紫铜中层和紫铜下层清洗干净后，烘干；
S2加热，将紫铜中层和紫铜下层放入热处理炉中，先升至320℃，并保持1h，然后将加热炉的炉温再升至570℃，并保持1h；
S3淬火，将紫铜放入淬火油中淬火；
S4冷却清洗，取出经过淬火后的紫铜中层和紫铜下层，进行清洗；
S5回火，将清洗后的紫铜中层和紫铜下层放置在回火炉内进行回火，回火温度为270℃，时间为2h，然后将该炉冷却至室温。
S6抛丸清理。
进一步的，所述步骤S2中需通入保护气氛，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
进一步的，所述淬火液为PAG淬火剂，浓度为10％。
进一步的，所述步骤S4中，清洗采用硫二甘醇与水按照体积比1:10混溶的溶液进行清洗10min，之后再使用水冲刷紫铜中层和下层。
进一步的，所述步骤S5中将紫铜中层和紫铜下层先浸入至苯并三唑溶液中5min，苯并三唑溶液采用苯并三唑晶体与40℃的热水按照质量比1:520 混合而成，再进行回火。
实施例二：
一种3D异形水路模具制造工艺，包括以下步骤：
(1)准备材料，材料包括铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层；
(2)外表面处理，对铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层进行开孔处理，且紫铜下层的外表面通过CNC加工出异形水路；
(3)扩散焊接，将紫铜中层和紫铜下层焊接在一起；
(4)铜热处理，将紫铜中层和紫铜下层进行热处理；
(5)正角外形；
(6)组装，将铜上层、紫铜中层和紫铜下层通过螺丝拧紧固定；
进一步的，所述铍铜上层含有如下重量百分数的化学成分：铍0.4％、铬 0.2％、锰3％、铁3％、铝13.5％、镍0.3、铅0.003、余量为铜及不可避免的微量杂质。
进一步的，还包括紫铜中层和紫铜下层的热处理方法：
S1清洗，将紫铜中层和紫铜下层清洗干净后，烘干；
S2加热，将紫铜中层和紫铜下层放入热处理炉中，先升至350℃，并保持2h，然后将加热炉的炉温再升至580℃，并保持1-2h；
S3淬火，将紫铜放入淬火油中淬火；
S4冷却清洗，取出经过淬火后的紫铜中层和紫铜下层，进行清洗；
S5回火，将清洗后的紫铜中层和紫铜下层放置在回火炉内进行回火，回火温度为280℃，时间为3h，然后将该炉冷却至室温。
S6抛丸清理。
进一步的，所述步骤S2中需通入保护气氛，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
进一步的，所述淬火液为PAG淬火剂，浓度为10％。
进一步的，所述步骤S4中，清洗采用硫二甘醇与水按照体积比1:10混溶的溶液进行清洗20min，之后再使用水冲刷紫铜中层和下层。
进一步的，所述步骤S5中将紫铜中层和紫铜下层先浸入至苯并三唑溶液中6min，苯并三唑溶液采用苯并三唑晶体与45℃的热水按照质量比1:520 混合而成，再进行回火
实施例三：
一种3D异形水路模具制造工艺，包括以下步骤：
(1)准备材料，材料包括铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层；
(2)外表面处理，对铍铜上层、紫铜中层和紫铜下层进行开孔处理，且紫铜下层的外表面通过CNC加工出异形水路；
(3)扩散焊接，将紫铜中层和紫铜下层焊接在一起；
(4)铜热处理，将紫铜中层和紫铜下层进行热处理；
(5)正角外形；
(6)组装，将铜上层、紫铜中层和紫铜下层通过螺丝拧紧固定；
进一步的，所述铍铜上层含有如下重量百分数的化学成分：铍0.6％、铬 00.3％、锰3.5％、铁4％、铝15％、镍0.4、铅0.005、余量为铜及不可避免的微量杂质。
进一步的，还包括紫铜中层和紫铜下层的热处理方法：
S1清洗，将紫铜中层和紫铜下层清洗干净后，烘干；
S2加热，将紫铜中层和紫铜下层放入热处理炉中，先升至380℃，并保持3h，然后将加热炉的炉温再升至590℃，并保持2h；
S3淬火，将紫铜放入淬火油中淬火；
S4冷却清洗，取出经过淬火后的紫铜中层和紫铜下层，进行清洗；
S5回火，将清洗后的紫铜中层和紫铜下层放置在回火炉内进行回火，回火温度为290℃，时间为4h，然后将该炉冷却至室温。
S6抛丸清理。
进一步的，所述步骤S2中需通入保护气氛，所述保护气氛为甲醇、氮气或氩气中的一种。
进一步的，所述淬火液为PAG淬火剂，浓度为10％。
进一步的，所述步骤S4中，清洗采用硫二甘醇与水按照体积比10混溶的溶液进行清洗30min，之后再使用水冲刷紫铜中层和下层。
进一步的，所述步骤S5中将紫铜中层和紫铜下层先浸入至苯并三唑溶液中7min，苯并三唑溶液采用苯并三唑晶体与50℃的热水按照质量比1:520 混合而成，再进行回火。
本发明的有益效果是：
1、该3D异形水路模具制造工艺，通过设置的异形水路，异形水路布局应随产品形状改变而改变，可随着产品形状均匀分布，从而进一步降低成型周期，提高产品的附加值，可根据注塑件形状复杂程度，降低冷却时间 20％-80％，减少变向量15％至90％，使最终收益大幅度提高。
2、该3D异形水路模具制造工艺，通过设置的铍铜上层，铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，是机械性能，物理性能，化学性能及抗蚀性能良好结合的有色合金，经固溶和时效处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限，弹性极限，屈服极限和疲劳极限，同时又具备有高的导电率，导热率，高硬度和耐磨性，高的蠕变抗力及耐蚀性，其有效的提高了模具的硬度和强度，且具有较高的导热率，与异形水路配合使用，进一步提高了模具的散热速度。
3、该3D异形水路模具制造工艺，紫铜中层和下层在生产时，通过对其进行二次加热，且每一次加热后均在当前温度下保持一定的时间，使得热量可以逐渐由紫铜中层和下层外部传递至其内部，以使整个紫铜中层和紫铜下层的内外均可以达到加热炉内部的温度，进而使得其内外部能够受热均匀，在后续的加工过程中，有利于提高紫铜中层和下层的质量。
4、该3D异形水路模具制造工艺，采用硫二甘醇水溶液清洗紫铜中层和下层，可使得紫铜中层和下层表面残留的淬火油溶入至该溶液中，以加快对淬火油的清理速度，提高紫铜中层和下层的清洗效率，另外再通过水的冲刷易除去紫铜中层和下层上残留的硫二甘醇水溶液。
5、该3D异形水路模具制造工艺，工艺简单、节约资源、制造成本低廉，在生产时受热均匀，在回火其外表面会形成氧化物，提高了模具的抗腐蚀强度和耐磨损性能，且通过设置的异形水路和铍铜上层，散热速度快，达到耐高温、寿命长，热疲劳性能、热稳定性高和综合性能优良，具有广阔的市场前景。
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