模具在工作中,除了要求基體具有足夠高的強(qiáng)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)重要。這些表面性能指:耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數(shù)、疲勞性能等。這些性能的改善,單純依賴基體材料的改進(jìn)和提高是非常有限的,也是不經(jīng)濟(jì)的,而通過表面處理技術(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)得到迅速發(fā)展的原因。
模具的表面處理技術(shù),是通過表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù),改變模具表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài),以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。從表面處理的方式上,又可分為:化學(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)方法和機(jī)械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn),但在模具制造中,應(yīng)用較多的主要的滲氮、滲碳和硬化膜PVD物相沉積。
硬化膜沉積
硬化膜沉積技術(shù),目前較成熟的是CVD和PVD。為了增加膜層與工件表面的結(jié)合強(qiáng)度,現(xiàn)在發(fā)展了多種增強(qiáng)型CVD、PVD技術(shù)。
硬化膜沉積技術(shù)早在工具(刀具、刃具、量具等)上應(yīng)用,效果,多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。
模具自上個(gè)世紀(jì)80年代開始采用涂覆硬化膜技術(shù)。目前的技術(shù)條件下,硬化膜沉積技術(shù)(主要是設(shè)備)的成本較高,仍然只在一些精密、長壽命模具上應(yīng)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)大大降低。更多的模具如果采用這一技術(shù),可以整體提高我國的模具制造水平
合理地應(yīng)用模具表面處理技術(shù),可以以較低的工藝成本使模具壽命提高5~10倍甚至幾十倍,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。目前,各種模具表面處理新技術(shù)正得到業(yè)界越來越多的關(guān)注和推廣應(yīng)用。
對模具表面進(jìn)行處理的主要目的在于提高表面硬度、耐磨性和耐蝕性等,從而提高模具產(chǎn)品質(zhì)量,延長模具使用壽命。合理地應(yīng)用模具表面處理技術(shù)以獲得高精度的模具表面,是生產(chǎn)精度高且表面質(zhì)量好的產(chǎn)品的必要條件。表面強(qiáng)化工藝成本較低,而模具壽命卻可提高5~10倍甚至幾十倍,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
CVD(化學(xué)氣相沉積)和PVD(物相沉積)技術(shù)均被廣泛應(yīng)用于模具表面處理,其中CVD涂層技術(shù)具有更的抗高溫氧化性能和強(qiáng)大的涂層結(jié)合力,在高速鋼切邊模、擠壓模上應(yīng)用效果良好。VD技術(shù)是一種熱化學(xué)反應(yīng)過程,是在特定的溫度下,對經(jīng)過特別處理的基體零件(包括硬質(zhì)合金和工具鋼)所進(jìn)行的氣態(tài)化學(xué)反應(yīng),即利用含有膜層中各元素的揮發(fā)性化合物或單質(zhì)蒸汽,在熱基體表面發(fā)生氣相化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物沉積形成涂層的一種表面處理技術(shù),可適用于各種金屬成形模具和擠壓模具。一般情況下,經(jīng)過處理的零件具有很好的耐磨性能、抗高溫氧化性能和耐腐蝕性能。該技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于各種硬質(zhì)合金刀片和沖頭。但是,由于CVD是一個(gè)高溫過程,對于大多數(shù)的鋼質(zhì)零件,在CVD涂層后要進(jìn)行再次熱處理。
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