杜海鵬 吳桂云 沈陽來金汽車零部件有限公司

關(guān)于汽車沖壓模具表面處理技術(shù)解析

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表面處理技術(shù)在模具上的應(yīng)用非常廣泛。為了大大提高模具材料的耐磨性、抗氧化性、抗腐蝕性等性能，就要采用物理、化學(xué)、表面覆層法進(jìn)行處理。只有不斷創(chuàng)新表面處理技術(shù)，才能提高模具材料質(zhì)量以及使用壽命，使模具實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的價值。

表面處理技術(shù) 模具 應(yīng)用

如今，在模具中已經(jīng)廣泛的使用表面處理技術(shù)，這對有模具材料性質(zhì)不足帶來的缺陷具有較強(qiáng)的彌補(bǔ)性，大大提高了模具表面的抗摩擦能力以及脫模能力，提高了其生產(chǎn)的效率。另外，表面處理技術(shù)還可以應(yīng)用在模具的修復(fù)上，對模具表面的材料進(jìn)行修復(fù)，充分保證在修復(fù)之后模具表面的材料質(zhì)量，不僅可以提高模具表面的硬度，同時還提高了模具表面的耐磨性以及抗腐蝕性，提高了模具的使用壽命。雖然表面處理技術(shù)應(yīng)用在模具表面處理上已經(jīng)非常成熟，在提高模具使用壽命和制品質(zhì)量上已經(jīng)有顯著的進(jìn)出和較大的經(jīng)濟(jì)效益，但與國外相比，我國在模具上使用的表面處理技術(shù)存在的差距較大。還需要進(jìn)一步提高模具處理中表面處理技術(shù)的使用，不斷創(chuàng)新其表面處理技術(shù)在模具中的應(yīng)用，才能進(jìn)一步降低其能源的消耗以及環(huán)境的污染。另外，由于表面處理技術(shù)和高合金化的模具材料相比已經(jīng)有所超越，簡化其模具制造工藝以及熱處理工藝，讓模具的生產(chǎn)成本有所降低?？傊?，只有創(chuàng)新其表面處理技術(shù)，才能不斷提高其模具的使用壽命。

一、常見沖壓模具材料種類

常見沖壓模具材料主要包括碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。其中，碳素工具鋼價格便宜、加工性能較好，熱處理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸較小、形狀簡單且承受荷較小的模具零件中使用；低合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入適量的合金元素而形成的。它的優(yōu)勢是能有效的降低淬火冷卻速度，將熱應(yīng)力和組織應(yīng)力降至最低，同時減小淬火變形和降低開裂傾向；高碳高鉻工具鋼不僅具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性優(yōu)勢，還具有較好的淬透性、淬硬性、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢，熱處理變形很??；高速鋼硬度較高，還具有較高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，通常采用快速加熱和低溫淬火工藝，在一定程度上改善了材料的韌性。但是高速鋼中的合金元素含量較高、成本高、脆性較大，再加上其工藝性能不佳，不能廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中；基體鋼是在高速鋼的基礎(chǔ)上添加少量的其它元素，在具有高速鋼好的耐磨性和硬度的前提下，其抗彎強(qiáng)度和韌性均有所提高。一般用于制造冷擠壓、冷鐓模具；硬質(zhì)合金一般具有較高的硬度和耐磨性，而鋼結(jié)硬質(zhì)合金的性能更佳，它是以鐵粉加入少量的合金元素粉末做粘合劑，以碳化鈦、碳化鎢等材料作為硬質(zhì)相，用粉末冶金的方法燒結(jié)而成，用這種材料制作的模具堅固耐用，適合在大批量生產(chǎn)用模具上應(yīng)用。

二、表面處理技術(shù)

（一）物理表面處理法

我們所說的物理表面處理法主要有三個方面：高頻表面淬火、鍍層技術(shù)、火焰表面淬火。高頻淬火指的是在交變磁場中放入模具，讓交變磁場為模具加熱。一般電流有比較高的頻率，其電流的加熱層次非常薄。因此，表面處理技術(shù)中采用的淬火后，模具表面具有較高的硬度，比一般淬火提高HRC2-3，而且比較脆，讓模具的疲勞強(qiáng)度顯著地提高，小尺寸模具是其強(qiáng)度的兩倍，加熱溫度可以有效控制模具的硬度，方便實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)。其二，表面涂鍍層技術(shù)。表面涂鍍層技術(shù)主要是利用外加涂鍍層的性能以及最基本的性能對模具進(jìn)行加工。其三，火焰表面淬火工藝技術(shù)。該技術(shù)主要是利用氧乙炔，將模具表面進(jìn)行加工并快速冷卻，使模具表面的厚度范圍在2-10mm之內(nèi)，加強(qiáng)其模具材料的耐磨性，同時在工藝裝配之后，在保證模具裝配精度的基礎(chǔ)上科學(xué)的簡化模具零件的制造工序，唯有如此才能讓模具的補(bǔ)焊修復(fù)得到保證，提高模具材料的質(zhì)量，使模具更趨向于多元化方向發(fā)展。

（二）化學(xué)表面處理法

所謂的化學(xué)表面處理方法，指的是在具有一定溫度的活性介質(zhì)中放入模具進(jìn)行保溫，在模具表面上集中的滲入一種或者多種元素。不僅如此，更需要改變模具表面的化學(xué)成分和性質(zhì)，從而使模具表面材料達(dá)到一定的技術(shù)要求。按照表面滲入到不同元素中，提高模具表面的耐磨性以及耐腐蝕性等性能。模具滲碳的過程中主要是提高模具的整體強(qiáng)韌性，模具的工作表面具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，用較低級的材料，通過滲碳淬火來代替較高的材料，從而在保證模具材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低制造成本。另外，滲氮也是化學(xué)表面處理法的一種。氮?dú)饪梢酝ㄟ^加工不同工件的要求，形成具有良性的表面，并且滲透到模具淬火工藝中。由于滲氮的溫度比較低，模具的變形也比較小，可大大提高模具的整體質(zhì)量。滲氮主要是同時向零件表面滲入碳和氮的化學(xué)工藝，將有液體和氣體同時滲透。

（三）表面覆層處理法

其一，采用離子注入的方法將金屬元素蒸汽或者氣體通入電離室，使其電離為正離子并由高壓電廠進(jìn)行加速，從而才能高速將正離子嵌入固體中。離子注入可以快速形成非晶態(tài)、飽和固溶體等結(jié)構(gòu)，使模具表層的力學(xué)性能得到良好的改善，加強(qiáng)模具的抗磨損能力和抗疲勞強(qiáng)的性能。其二，采用熱噴技術(shù)對模具進(jìn)行金屬陶瓷涂層的熱噴涂，可以使抗沖擊、抗溫度疲勞等提高。其三，電鍍表面處理法使模具形變幅度較小，操作的溫度較低，對模具性能沒有影響。同時模具的耐磨性因為鍍層的低摩擦系數(shù)得到較大的提高，因此對耐腐蝕性較高的模具來說具有不適用性。

三、結(jié)語

模具作為工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備，在其實(shí)際應(yīng)用過程中，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件精度高、復(fù)雜程度高等優(yōu)勢，這些是其它加工制造技術(shù)無法比擬的。表面處理技術(shù)主要是針對不同的模具表面，改變其模具的材料性能，大幅度改善和提高模具的表面材料與性能，比如：耐磨性、摩擦性和隔熱性等，提供表面抗擦傷能力以及抗咬合等性能。在模具的制造領(lǐng)域表面處理技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，一般而言可以把模具材料上的不足給彌補(bǔ)，從而使模具更加趨于多樣化方向發(fā)展。

[1]張越.論沖壓模具的選擇[J].電子機(jī)械工程，2015，（2）.

[2]趙步青.模具熱處理現(xiàn)狀及其展望[J].金屬加工，2016.