模具制造中模具表面精加工技術(shù)分析

陳明耀

摘 要：模具表面精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一，目前在國(guó)內(nèi)精加工還是以手工研磨為主，手工研磨拋光存在著周期長(zhǎng)、品質(zhì)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，這也制約了磨具制造的發(fā)展。本文結(jié)合磨具加工制造表面處理技術(shù)，就模具表面精加工技術(shù)的加工方法和新工藝進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：模具表面精加工；傳統(tǒng)精加工技術(shù)；非傳統(tǒng)精加工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

磨具表面處理并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，因?yàn)樵诩庸ぶ秀Q工勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，另外對(duì)于加工經(jīng)驗(yàn)的要求也是很高的，所以磨具精加工技術(shù)成為瓶頸制約磨具加工。尤其體現(xiàn)在金屬壓鑄模具總裝工藝過(guò)程，國(guó)內(nèi)仍然主要是手動(dòng)拋光為主，手動(dòng)拋光特點(diǎn)是質(zhì)量不穩(wěn)定，而且需要的加工周期長(zhǎng)，工人工作環(huán)境條件非常差。目前，主要用于制造模具表面處理技術(shù)主要有：表面淬火、化學(xué)鍍鍍技術(shù)、滲碳工藝，這些技術(shù)普遍存在表面硬度分布不均，在熱處理方面出現(xiàn)變形的問(wèn)題難以解決。今后的調(diào)整方向依靠新技術(shù)解決熱處理，現(xiàn)在新興的TD表面涂層技術(shù)，高激光電子束處理技術(shù)等等已經(jīng)逐步推廣。

在模具表面精加工技術(shù)中，主要可以分為兩大部分，一類是傳統(tǒng)精加工技術(shù)，另外就是非傳統(tǒng)精加工技術(shù)。比較普遍的是傳統(tǒng)精加工技術(shù)，它的技術(shù)特點(diǎn)就是手工研磨拋光為主，結(jié)合機(jī)械在進(jìn)行精加工；而非傳統(tǒng)精加工，它的特點(diǎn)就是進(jìn)行電化學(xué)拋光、電化學(xué)機(jī)械光整加工、電解研磨、磁流變拋光、超聲波加工、激光拋光技術(shù)等。下面我們就一些主要精加工技術(shù)進(jìn)行介紹。

一、傳統(tǒng)加工技術(shù)簡(jiǎn)介

1 手工研磨拋光。手工研磨是傳統(tǒng)模具精加工手段，也是目前普遍采用的方法。手工研磨不需要特殊的設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)性較強(qiáng)，這種加工模式更多的是依賴有經(jīng)驗(yàn)的技師，依靠他們的精湛技術(shù)解決技術(shù)難題，但是此種手段對(duì)于技師的體能要求較高，另外依靠經(jīng)驗(yàn)并不是最可靠的，也會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，大大影響了磨具加工的高水平發(fā)展。

2 數(shù)字式模具拋光機(jī)。現(xiàn)在隨著科技發(fā)展，新型加工機(jī)器不斷產(chǎn)生應(yīng)用，結(jié)合數(shù)字化的拋光機(jī)器，利用自動(dòng)化控制，電子顯示技術(shù)參數(shù)設(shè)置，可以根據(jù)環(huán)境情況變化，調(diào)整研磨參數(shù)和工藝參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)和半自動(dòng)拋光。對(duì)工人技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求并不高，所以操作簡(jiǎn)便，另外還有其他的特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)平整功能，平整的波紋長(zhǎng)度可達(dá)75毫米，數(shù)字化拋光機(jī)和手工拋光相比，工作效率提高一倍，其拋光質(zhì)量穩(wěn)定且精度高，還有對(duì)材料的適應(yīng)性高，可以適合各種材料鑄鋼、鍛鋼、鋁合金及鋅基合金，適合加工磨具尺寸寬泛。

二、非傳統(tǒng)精加工新技術(shù)及其特點(diǎn)

1 噴丸強(qiáng)化技術(shù)。借助于硬丸粒，高速、連續(xù)錘擊金屬表面，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷作硬化。通過(guò)噴丸可以明顯改變金屬表面的應(yīng)力狀態(tài)、顯微硬度、表層的微觀形貌和相成分，從而提高模具的疲勞強(qiáng)度、抗沖擊磨損及抗應(yīng)力腐蝕性能。噴丸還可改變模具的表面粗糙度，并有效地去除電火花加工而產(chǎn)生的表面變質(zhì)層。噴丸強(qiáng)化方法簡(jiǎn)單易行，節(jié)約能源，適用于落料模、冷作模、冷鐓模和熱鍛模等以疲勞失效形式為主的模具，如鍛模服役時(shí)，要經(jīng)受彎曲和熱膨脹，常發(fā)生因局部屈服而導(dǎo)致顯微裂紋，噴丸處理產(chǎn)生壓應(yīng)力能推遲顯微裂紋的形成，從而延遲模具龜裂發(fā)生。

2 電化學(xué)和電化學(xué)機(jī)械光整加工。電化學(xué)復(fù)合加工主要依靠電化學(xué)陽(yáng)極溶解原理，工件加工屬于金屬離子的去除。因?yàn)榉墙佑|加工，加工可以防止變形層和殘余應(yīng)力作用，刀具磨損較小，可長(zhǎng)期使用，不產(chǎn)生毛刺。利用電化學(xué)加工方法加工，可大大提高工件的研磨質(zhì)量，改善和彌補(bǔ)粗糙度，波紋度在很大程度上可以得到最大的改善。利用電解加工和超精處理可以改善5倍以上，該技術(shù)可應(yīng)用于模具表面加工。

3 磁流變拋光。磁流由磁性顆粒、基液和懸浮穩(wěn)定劑組成。磁流影響具有磁場(chǎng)能流強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)生劇烈變化的流變特性，表現(xiàn)在固體相似性，消除磁場(chǎng)流動(dòng)特性恢復(fù)。先是用拋光的磁流變流發(fā)生的磁場(chǎng)梯度，形成粘彈性行，使得工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工件表面快速剪切，使工件表面毛刺材料去除。拋光是電磁理論，流體力學(xué)，化學(xué)分析用光學(xué)加工表面形成的綜合技術(shù)。磁流變液是一種智能材料，在磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)固液兩相的可逆轉(zhuǎn)換。

4 CVD技術(shù)。CVD就是化學(xué)氣相沉積，PVD就是物理氣相沉積，這兩種技術(shù)在模具表面處理方面被廣泛應(yīng)用，其中CVD涂層技術(shù)應(yīng)用最廣泛，以其卓越的抗氧化性、涂層結(jié)合力在切邊模、擠壓模中應(yīng)用效果突出。CVD是一個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，需要達(dá)到特定的溫度，特別處理的基體零件發(fā)生氣態(tài)化學(xué)反應(yīng)，就是含有膜層中元素的揮發(fā)性，在熱基體表面產(chǎn)生氣相化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物沉積，最后形成涂層。CVD適用于各種金屬成形和擠壓。，經(jīng)過(guò)處理的零件一般情況下具有很好的耐磨性能，也具備抗高溫氧化性能和耐腐性能。該技術(shù)在硬質(zhì)合金刀片和沖頭中也被廣泛應(yīng)用。當(dāng)然在CVD過(guò)程中由于是個(gè)高溫過(guò)程，所以大多數(shù)的鋼質(zhì)零件要注意在CVD涂層形成后，還要進(jìn)行第二次的熱處理。

5 激光拋光技術(shù)。激光拋光是隨著激光技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的材料表面處理技術(shù)，是具有一定能量密度的激光波長(zhǎng)特定的工件，使薄膜表面熔化或蒸發(fā)材料表面光滑。可以使用激光拋光方法難以或無(wú)法與傳統(tǒng)的拋光表面地形十分復(fù)雜，而且還提供自動(dòng)處理，因此是一種有前途的新材料加工技術(shù)。為了延長(zhǎng)模具壽命，提高工件表面質(zhì)量，降低成本，使用模板，提高生產(chǎn)效率。因此在模具使用前的最后階段，也是模具制造，通常研磨拋光處理，以提高模具表面質(zhì)量。研磨拋光處理，目前正在使用的表面處理工藝有多種表面處理技術(shù)，表面涂層技術(shù)是各種原膜溫度對(duì)鋼質(zhì)量的影響，高溫使鋼產(chǎn)生回火鋼或降低材料硬度和韌性的影響。決定是否容易脫落的膜技術(shù)，最新的技術(shù)，通常采用離子注入方法，使影片嵌入的基材表面，從而提高膜基結(jié)合。薄膜的硬度決定電鍍件的耐磨性能。表面涂層摩擦系數(shù)低，使工件表面潤(rùn)滑，而且提高耐磨性的因素。

結(jié)語(yǔ)

總之，隨著各種科學(xué)技術(shù)在模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用，模具的制造質(zhì)量會(huì)得到更大的提高，生產(chǎn)周期也會(huì)得到極大的縮減，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也會(huì)越來(lái)越快。

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