模具表面處理技術(shù)(shù)及其發(fā)(fā)展
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在現代生產(chǎn)(chǎn)中,模具是生產(chǎn)(chǎn)各種工業(yè)(yè)產(chǎn)(chǎn)品的重要工藝裝備。隨著(zhù)(zhù)現代工業(yè)(yè)和尖端科學(xué)(xué)技術(shù)(shù)的發(fā)(fā)展,人們對模具工業(yè)(yè)提出的要求越來(lái)(lái)越高,因為它們直接決定與其相關(guān)(guān)產(chǎn)(chǎn)品的質(zhì)(zhì)量、成本及使用壽命。據慧聰表面處理網(wǎng)(wǎng)小編了解,如何提高模具的質(zhì)(zhì)量、使用壽命和降低生產(chǎn)(chǎn)成本,成為當前迫切需要解決的問(wèn)(wèn)題。對于那些在高溫條件下使用并要求耐磨、抗氧化等的模具來(lái)(lái)講,表面處理是提高表面性能常用的工藝方法,是提高模具質(zhì)(zhì)量和使用壽命、降低成本的最有效途徑,對于提高模具質(zhì)(zhì)量、大幅度降低生產(chǎn)(chǎn)成本、提高生產(chǎn)(chǎn)效率和充分發(fā)(fā)揮模具材料的潛能都具有重大意義。
模具表面處理技術(shù)(shù)及其發(fā)(fā)展
模具在工作中除了要求基體具有足夠高的強度和韌性的合理配合外,其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關(guān)(guān)重要。這些表面性能指:耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數、疲勞性能等。這些性能的改善,單純依賴(lài)(lài)基體材料的改進(jìn)(jìn)和提高是非常有限的,也是不經(jīng)(jīng)濟的,而通過(guò)(guò)表面處理技術(shù)(shù),往往可以收到事半功倍的效果,這也正是表面處理技術(shù)(shù)得到迅速發(fā)(fā)展的原因。
模具的表面處理技術(shù)(shù),是通過(guò)(guò)表面涂覆、表面改性或復合處理技術(shù)(shù),改變模具表面的形態(tài)(tài)、化學(xué)(xué)成分、組織結構和應力狀態(tài)(tài),以獲得所需表面性能的系統工程。從表面處理的方式上,又可分為:化學(xué)(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)(xué)方法和機械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)(shù)不斷涌現,但在模具制造中應用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。
滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮、液體滲氮等方式,每一種滲氮方式中,都有若干種滲氮技術(shù)(shù),可以適應不同鋼種不同工件的要求。由于滲氮技術(shù)(shù)可形成優(yōu)(yōu)良性能的表面,并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)(xié)調性,同時(shí)(shí)滲氮溫度低,滲氮后不需激烈冷卻,模具的變形極小,因此模具的表面強化是采用滲氮技術(shù)(shù)較早,也是應用最廣泛的。
模具滲碳的目的,主要是為了提高模具的整體強韌性,即模具的工作表面具有高的強度和耐磨性,由此引入的技術(shù)(shù)思路是,用較低級的材料,即通過(guò)(guò)滲碳淬火來(lái)(lái)代替較高級別的材料,從而降低制造成本。
硬化膜沉積技術(shù)(shù)目前較成熟的是CVD、PVD。為了增加膜層工件表面的結合強度,現在發(fā)(fā)展了多種增強型CVD、PVD技術(shù)(shù)。硬化膜沉積技術(shù)(shù)最早在工具(刀具、刃具、量具等)上應用,效果極佳,多種刀具已將涂覆硬化膜作為標準工藝。模具自上個(gè)(gè)世紀80年代開(kāi)(kāi)始采用涂覆硬化膜技術(shù)(shù)。目前的技術(shù)(shù)條件下,硬化膜沉積技術(shù)(shù)(主要是設備)的成本較高,仍然只在一些精密、長(cháng)(cháng)壽命模具上應用,如果采用建立熱處理中心的方式,則涂覆硬化膜的成本會(huì )(huì )大大降低,更多的模具如果采用這一技術(shù)(shù),可以整體提高我國的模具制造水平。
表面處理技術(shù)(shù)已經(jīng)(jīng)大量應用于模具上,在提高模具壽命和制品質(zhì)(zhì)量方面已有顯著(zhù)(zhù)的進(jìn)(jìn)步和巨大的經(jīng)(jīng)濟效益,但是先進(jìn)(jìn)表面技術(shù)(shù)的應用和發(fā)(fā)展方面與國外相比還有一定的差距。充分應用表面處理技術(shù)(shù)是提高模具壽命的一種重要的經(jīng)(jīng)濟、高效手段,也是發(fā)(fā)展現代模具的必經(jīng)(jīng)之路,研究開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)出適用于精密、大型模具的表面處理技術(shù)(shù),是發(fā)(fā)展模具表面技術(shù)(shù)的重點(diǎn)(diǎn)和難點(diǎn)(diǎn)。
模具表面處理技術(shù)(shù)發(fā)(fā)展展望
表面處理技術(shù)(shù)在模具表面中的應用,在相當程度上彌補了模具材料的性能缺陷,可達到以下效果:
(1)提高模具表面硬度、耐磨性、耐蝕性和抗高溫氧化性能,大幅度提高模具的使用壽命;
(2)提高模具表面抗擦傷能力和脫模能力,提高生產(chǎn)(chǎn)率;
(3)采用碳素工具鋼或低合金鋼材生產(chǎn)(chǎn)的模具,經(jīng)(jīng)表面強化處理后,其表面性能可達到或超過(guò)(guò)高合金化模具材料,甚至達到硬質(zhì)(zhì)合金的性能指標,不僅大幅度降低材料成本,而且簡(jiǎn)(jiǎn)化模具制造加工工藝和熱處理工藝,降低生產(chǎn)(chǎn)成本;
(4)可用于模具的修復,如電刷鍍技術(shù)(shù)可在不拆卸模具的條件下,完成對模具表面的修復,且能保證修復后的模具表面質(zhì)(zhì)量。
對于傳統的表面技術(shù)(shù),應該進(jìn)(jìn)一步改進(jìn)(jìn)和提高處理效果,降低其能源消耗和環(huán)(huán)境污染。擴展傳統表面技術(shù)(shù)和現代表面處理技術(shù)(shù)之間的復合形式,把納米技術(shù)(shù)和模具表面技術(shù)(shù)結合起來(lái)(lái)。中國工程院院士徐濱士在納米熱噴涂技術(shù)(shù)、納米復合鍍技術(shù)(shù)、金屬材料表面自身納米化等方面做了大量研究工作,并取得了較好的效果。
目前大部分表面處理技術(shù)(shù)均需要大型的專(zhuān)(zhuān)用設備,成本較高,因此仍然只在一些精密、長(cháng)(cháng)壽命模具上應用。結合我國目前模具制造業(yè)(yè)的結構特點(diǎn)(diǎn),除了繼續完善現有模具表面處理工藝之外,還應該研究與開(kāi)(kāi)發(fā)(fā)低成本模具表面處理技術(shù)(shù),進(jìn)(jìn)一步擴大模具表面處理技術(shù)(shù)的應用范圍,從整體上提高我國的模具制造水平。