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模具作业零件表面强化技术




1.渗碳表面化学热处理

渗碳工艺是一种较常运用(80%以上)的模具表面强化技术,该工艺首要针对塑料模具型腔的表面强化。经渗碳处理后的模具作业零件,可抵达“外硬内韧”的作用,即作业零件表面获得硬度、

耐磨性、疲劳强度等功用的提升,而心部仍坚持本来的塑耐性、强度,契合对模具作业零件运用功用的要求,具有渗速快、渗层深、本钱低,且渗层和基体零件之间具有较完美的结合功用,结合

层之间完成平稳过渡。但操作温度较高(900-950℃),尤其是离子渗碳温度可达1100℃,且渗碳后还需进行相应的热处理,从而导致模具变形的可能性加大,因此,高精度塑料模具不主张选用

该项技术。

气体渗碳温度一般为920-950℃,经实验概括判定:渗碳层表面最合理的含碳量为w(C)0.85%-0.95%,渗层由外向内碳质量分数梯度应均匀平缓,淬火安排中不允许有粗条状马氏体,过多剩

余奥氏体、网状碳化物和黑色屈氏体。过高的碳质量分数易使模具零件安排中呈现网状碳化物等恶性安排,影响模具质量和寿数,在后续加工过程中易呈现应力会合,产生龟裂等现象。

离子渗碳温度一般为900-960℃,与气体渗碳比较,离子渗碳具有效率高、变形小、污染小、可处理任何形状的模具零件表面等利益,更适合在塑料模具和冲压模具表面强化加工中运用。


2.火焰表面热喷涂技术

热喷涂技术是一种开展极为敏捷的表面强化新技术,它是利用热源(电弧、离子弧、火焰等)将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态,并使其雾化,以必定的速度喷向经过预处理的基体表面,依托

物理变化和化学变化,与基体结合的工艺方法,此结合层,能行进模具零件的耐磨、耐蚀、耐热等功用,且操作简洁,本钱较低。

近年来,该项技术在模具表面强化中的运用得到进一步开展和完善。广州有色金属研讨院选用超音速喷涂硬质合金工艺,使Cr12不锈钢拉深模的寿数行进了3-10倍。一同,该技术运用在模具批改

中也获得较大行进,如华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室选用超音速火焰喷涂(HVOF)技术,在Cr12MoV模具钢表面制备了纳米结构的WC12Co金属陶瓷涂层,测得涂层均匀剪切强

度达150.8MPa,涂层的结合强度大于80MPa,涂层硬度高于1000HV。运用HVOF技术对冷挤压模批改后,完全能满意企业的运用要求。


3.复合表面电镀技术

电镀技术是一种用电化学方法在基体表面堆积金属或金属化处理的技术。

电镀硬铬和硬镍是我国塑料模具表面处理的传统技术,该技术在近室温下进行,模具功用简直不受影响,也不会呈现严峻变形,一同,电镀层的表面粗糙度较低,硬度升高为800HV。但仍存在诸

多问题,如:耐蚀性不高,沟槽、深孔无法处理,使其在模具强化中的运用遭到必定束缚,现在只可用于强化普通塑料模具的耐磨性,不适用于形状凌乱且耐蚀性要求高的塑料模具。

现在,复合镀是模具行业中镀层技术运用最有活力的领域。复合电刷镀可强化模具型腔表面,也可用于批改模具型腔表面。研讨发现,在模具型腔表面刷镀非晶态镀层(0.01-0.02mm),可延长

寿数0.5-1.0倍。复合镀层中可加入微粒的种类较多,且参数调整规划较宽,可操作性强,充沛体现出镀层的多样性和概括性。

大连理工大学将Ni-P-PTFE复合镀用于UPVC管件模具表面强化,解决UPVC材料对模具表面的腐蚀有显着作用,抵达模具成型表面耐磨耐腐蚀等概括功用要求,但其硬度稍低。为此,哈尔滨工业大

学的范会玉在Ni-P的基础上,将PTFE与SiC微粒复合,运用在玻璃纤维增强的塑料成型模具中,实践标明可使其寿数行进10倍左右。


4.PVD、CVD、PCVD表面镀膜技术

镀膜技术也就是气相堆积技术,是将具有特别功用的稳定化合物堆积于模具作业零件表面,构成超硬镀膜,使模具作业零件具有优异功用。工业中运用频率较高的稳定化合物首要有TiC、TiN、

SiN等。

物理气相堆积(PVD)是用物理方法使镀膜材料汽化后在基体表面堆积成覆盖层的有用技术。该技术在20世纪初开始运用,在最近30年开展敏捷,成为了一门具有宽广运用前景的新技术,并逐渐

向环保型、清洁型趋势开展,首要用于制造精度较高的冷作模具。

江西省科学院运用物理研讨所选用多弧离子镀膜法对20根经TiN涂层处理的冷挤压凸模进行实际运用寿数实验,发现其寿数行进1.5倍以上;广州有色金属研讨院对物理气相堆积硬质薄膜在工模具

上的运用进行了具体研讨,指出该技术能显着行进模具的运用寿数和工件加工质量,可是,PVD法也存在着比方绕镀性差等缺陷,对形状凌乱的模具零件表面进行处理存在必定束缚。

化学气相堆积(CVD)是在900-2000℃规划内用化学方法使气体在基体材料表面发作化学反应并构成覆盖层的有用技术。该技术堆积温度高、涂层结合结实,对模具零件表面形状简直没有要求,

比方形状凌乱或带有槽沟及小孔的零件均可进行均匀涂覆,弥补了物理气相堆积的相关缺陷,例如,在模具表面强化中经常运用的TiC涂层硬度高,耐磨性好,冲突因数小,减摩性好,抗咬合性

强,大幅度行进模具的运用寿数。但CVD法存在处理温度高,仍需进行淬火处理,会导致较大变形等缺陷,因此,在高精度模具的制造中,此技术的运用遭到必定束缚。

等离子增强化学气相堆积(PCVD),是利用辉光放电增强反应物化学活性,促进气相间的化学反应,在低温下堆积出优质镀层的有用技术,是介于CVD和PVD之间的一种处理方法。用PCVD法将涂层

镀覆在模具作业零件表面,经实践证明,经济效益非常可观。

重庆工学院对PCVD技术在模具强化中的运用进行了研讨,发现利用PCVD技术在W18Cr4V冷挤压模具上堆积一层TiC,比无堆积膜层的模具寿数行进10倍以上;将PCVD法用于塑料制品模具上可行进模

具寿数1-4倍。

北京航空航天大学的陶冶教授筹建了PCVD表面强化技术研讨实验室,自行设计制造了实验设备和辅佐配套设施,项目组研发了基于PCVD复合渗镀法的模具表面强化技术,具有工艺温度低、均镀性

好和镀层结合力高等利益,适用于一切高温回火模具和部分低温回火模具的制备,是现在仅有一种既适用于刀具强化又适用于形状凌乱的模具表面强化的气相堆积表面强化技术。

由此可见,PCVD技术在模具零件强化领域中的运用现已有所成果,并且运用前景非常宽广。


5.高能束流强化技术

高能束流强化技术具有非接触、准确可控、材料适应性广、柔性强、质量优、资源节省和环境友好等概括优势,既可用于大批量高效自动化生产,又适用于多种类、小批量加工,甚至个性化产品

的订制,是模具制造业中不可短少的重要技术。其间,离子注入技术以其简直完美的强化作用在冷作模具、热作模具和塑料模具等领域中得到广泛运用,其均匀寿数一般可行进2-10倍,有严峻运

用价值。

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