表面技术在模具中的应用

《表面技术在模具中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、表面技术在模具中的应用及展望引言国际模具协会专家认为：模具是金属加工业的帝王。而模具材料又是模具工业的基础。但即使是新型模具材料仍难以满足模具的较高综合性能的要求。表面工程是当前材料科学与工程领域中表现较为活跃、发展较为迅速的分支。表面工程具有学科的综合性，手段的多样性，广泛的功能性，潜在的创新性，环境的保护性，很强的实用性和巨大的增效性，因而受到各行各业的重视。表面工程技术在模具制造领域中的应用，在很大程度上弥补了模具材料的不足。表面技术应用于模具型腔表面处理，可达到如下目的：（1）提高模具型腔表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能，大幅度提高模具的使用寿命。提高模具型腔表

2、面抗擦伤能力和脱模能力，从而提高生产率。（2）经表面涂层或合金化处理过的碳素工具钢或低合金钢，其综合性能可达到甚至超过高合金化模具材料及硬质合金的性能指标，从而可大幅度降低材料成本。（3）可以简化模具制造加工工艺和热处理工艺，降低生产成本。（4）可用于模具型腔表面的纹饰，以提高制品的档次和附加值。（5）可用于模具的修复等再制造工程。本文主要从以下三个方面进行综述：14（1）简要介绍了模具行业中用到的三大类表面技术(表面组织转化技术、表面涂镀层技术和表面合金化技术)中若干种表面处理技术的原理，概述了各种技术的优点、缺点及应用范围，并举例说明了各项技术在模具研究或实际生产中的应用效

3、果。（2）单方面从表面技术在模具加工中的应用及表面技术在模具修复中的应用进展进行综述。（3）介绍了稀土表面工程技术在模具制造中的应用进展。对纳米表面工程技术在模具制造中的应用作了展望。14一表面技术种类繁多，常用于模具的表面技术概括起来有三大类：表面组织转化技术，表面涂镀层技术和表面合金化技术。各大类中又包括不同的方法，下面分别介绍其原理、特点和应用。1表面组织转化技术表面组织转化技术，即不改变材料的表面成分只通过改变表面组织结构特征或应力状况来改变材料性能，常用的有火焰表面淬火、激光相变硬化等。1.1火焰表面淬火工艺是利用氧乙炔(或其他可燃气)火焰，将材料表面加热并快速冷却的

4、淬火口使表面2～10mm厚度范围硬度和耐磨性提高该工艺一般在装配后进行，可简化模具零件的制造工序，保证模具的装配精度，便于模具的补焊修复但是要求操作人员技术娴熟。1.2激光相变硬化是以高能量的激光束快速扫描待处理表面，使其温度迅速升高到相变点以上，激光移开后，通过冷态基体材料的快速热传导瞬间自冷淬火，形成厚度0.1～1.0mrn的光亮且细化的表面相变硬化层，其硬度较常规淬火可提高15～20倍，表层残余压应力减少可使其疲劳强度提高。2表面涂镀层技术14表面涂镀层技术，利用外加涂层或镀层的性能使基体性能优化，基体不参与或很少参与涂层反应,包括涂层技术和镀层技术。2．1涂层技术利用各

5、种热源将金属或非金属涂层材料加热到熔化或半熔化状态，喷射或涂敷在待处理表面，形成以机械结合或冶金结合为主的耐磨、耐热或耐蚀等功能性涂层，包括热喷涂、热喷焊和堆焊技术。方法多样，操作灵活；涂层厚度可控且范围大(零点几到几十毫米)；涂层材料种类多，可按使用要求选用；热源和涂层材料不同，则所得涂层性能各异。既可用于新模具制造，又可用于旧模具修复。2.2镀层技术按反应物质形态可分为化学溶液沉积(电镀和化学镀)和气相沉积(物理气相沉积PVD和化学气相沉积CVD)。1)电镀利用电解的方式使金属或合金沉积在待处理表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层。传统的镀铬技术工艺成熟、质量稳定，镀

6、层厚度可达数百微米，硬度可达1000HV，耐热性好(空气中500℃无氧化，热硬性好)、耐腐蚀。如镀硬铬后，钢制模具表面寿命可提高3～5倍；膨胀石膏模表面导电化处理后镀硬铬后其性能可提高十几倍，在小批量试制性产品的模具制造中具有实用价值。2)化学镀14也称电解镀，无外加电流而是借助适当的还原剂，使欲镀金属阳离子还原沉积到待处理表面。化学镀镍磷合金镀层硬度可达550～1100HV，摩擦因数小，极少有粘模和拉伤现象，耐腐蚀性优于不锈钢，若引入SiC、PTE或Cu等形成复合镀层性能更佳，可镀零件形状不受限制而且成本低、效率高，是各种模具表面强化的新途径，特别适用于塑料模或橡胶模、玻璃模

7、、电木模、压铸模和拉深模等。3)离子镀PVD技术中，模具表面处理应用的主要是离子镀TiC及TiN超硬膜它是借助于一种惰性气体的辉光放电使金属或合金蒸汽离子化，离子电场加速而沉积在阴极基体上。由于处理温度于500℃，工件变形小，沉积硬可达1500～2000HV。由于目前设备昂贵，膜层厚一般只1～3／tm，只用于一些受载荷不大的精密长寿命模具。4)CVD在高温下借助空间气相化学反应在基体表面上沉积形成结合强度和硬度高、摩擦因数小、抗高温氧化性好的固态膜层，厚度可达5～20m，CVD绕镀性好，可用