模具制造中模具表面精加工技術分析

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，目前在國內精加工還是以手工研磨為主，手工研磨拋光存在著周期長、品質不穩定的缺點，這也制約了磨具制造的發展。本文結合磨具加工制造表面處理技術，就模具表面精加工技術的加工方法和新工藝進行總結。

關鍵詞：模具表面精加工；傳統精加工技術；非傳統精加工技術

中圖分類號：TG241 文獻標識碼：A

磨具表面處理并不是一項簡單的工作，因為在加工中鉗工勞動強度相對較大，另外對于加工經驗的要求也是很高的，所以磨具精加工技術成為瓶頸制約磨具加工。尤其體現在金屬壓鑄模具總裝工藝過程，國內仍然主要是手動拋光為主，手動拋光特點是質量不穩定，而且需要的加工周期長，工人工作環境條件非常差。目前，主要用于制造模具表面處理技術主要有：表面淬火、化學鍍鍍技術、滲碳工藝，這些技術普遍存在表面硬度分布不均，在熱處理方面出現變形的問題難以解決。今后的調整方向依靠新技術解決熱處理，現在新興的TD表面涂層技術，高激光電子束處理技術等等已經逐步推廣。

在模具表面精加工技術中，主要可以分為兩大部分，一類是傳統精加工技術，另外就是非傳統精加工技術。比較普遍的是傳統精加工技術，它的技術特點就是手工研磨拋光為主，結合機械在進行精加工；而非傳統精加工，它的特點就是進行電化學拋光、電化學機械光整加工、電解研磨、磁流變拋光、超聲波加工、激光拋光技術等。下面我們就一些主要精加工技術進行介紹。

一、傳統加工技術簡介

1 手工研磨拋光。手工研磨是傳統模具精加工手段，也是目前普遍采用的方法。手工研磨不需要特殊的設備，操作簡便，適應性較強，這種加工模式更多的是依賴有經驗的技師，依靠他們的精湛技術解決技術難題，但是此種手段對于技師的體能要求較高，另外依靠經驗并不是最可靠的，也會出現質量問題，大大影響了磨具加工的高水平發展。

2 數字式模具拋光機。現在隨著科技發展，新型加工機器不斷產生應用，結合數字化的拋光機器，利用自動化控制，電子顯示技術參數設置，可以根據環境情況變化，調整研磨參數和工藝參數，可以實現全自動和半自動拋光。對工人技術經驗要求并不高，所以操作簡便，另外還有其他的特點：可以實現平整功能，平整的波紋長度可達75毫米，數字化拋光機和手工拋光相比，工作效率提高一倍，其拋光質量穩定且精度高，還有對材料的適應性高，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、非傳統精加工新技術及其特點

1 噴丸強化技術。借助于硬丸粒，高速、連續錘擊金屬表面，使其產生強烈的冷作硬化。通過噴丸可以明顯改變金屬表面的應力狀態、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度、抗沖擊磨損及抗應力腐蝕性能。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生的表面變質層。噴丸強化方法簡單易行，節約能源，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，要經受彎曲和熱膨脹，常發生因局部屈服而導致顯微裂紋，噴丸處理產生壓應力能推遲顯微裂紋的形成，從而延遲模具龜裂發生。

2 電化學和電化學機械光整加工。電化學復合加工主要依靠電化學陽極溶解原理，工件加工屬于金屬離子的去除。因為非接觸加工，加工可以防止變形層和殘余應力作用，刀具磨損較小，可長期使用，不產生毛刺。利用電化學加工方法加工，可大大提高工件的研磨質量，改善和彌補粗糙度，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，該技術可應用于模具表面加工。

3 磁流變拋光。磁流由磁性顆粒、基液和懸浮穩定劑組成。磁流影響具有磁場能流強磁場發生劇烈變化的流變特性，表現在固體相似性，消除磁場流動特性恢復。先是用拋光的磁流變流發生的磁場梯度，形成粘彈性行，使得工件之間相對運動，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，化學分析用光學加工表面形成的綜合技術。磁流變液是一種智能材料，在磁場作用下實現固液兩相的可逆轉換。

4 CVD技術。CVD就是化學氣相沉積，PVD就是物理氣相沉積，這兩種技術在模具表面處理方面被廣泛應用，其中CVD涂層技術應用最廣泛，以其卓越的抗氧化性、涂層結合力在切邊模、擠壓模中應用效果突出。CVD是一個熱化學反應過程，需要達到特定的溫度，特別處理的基體零件發生氣態化學反應，就是含有膜層中元素的揮發性，在熱基體表面產生氣相化學反應，反應產物沉積，最后形成涂層。CVD適用于各種金屬成形和擠壓。，經過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。該技術在硬質合金刀片和沖頭中也被廣泛應用。當然在CVD過程中由于是個高溫過程，所以大多數的鋼質零件要注意在CVD涂層形成后，還要進行第二次的熱處理。

5 激光拋光技術。激光拋光是隨著激光技術的發展而出現的一種新的材料表面處理技術，是具有一定能量密度的激光波長特定的工件，使薄膜表面熔化或蒸發材料表面光滑。可以使用激光拋光方法難以或無法與傳統的拋光表面地形十分復雜，而且還提供自動處理，因此是一種有前途的新材料加工技術。為了延長模具壽命，提高工件表面質量，降低成本，使用模板，提高生產效率。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，表面涂層技術是各種原膜溫度對鋼質量的影響，高溫使鋼產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，最新的技術，通常采用離子注入方法，使影片嵌入的基材表面，從而提高膜基結合。薄膜的硬度決定電鍍件的耐磨性能。表面涂層摩擦系數低，使工件表面潤滑，而且提高耐磨性的因素。

結語

總之，隨著各種科學技術在模具制造領域的應用，模具的制造質量會得到更大的提高，生產周期也會得到極大的縮減，產品的更新換代也會越來越快。

參考文獻

[1]李養良，杜大明，宋杰光，商建峰，席守謀.模具表面強化新技術的應用和發展[J].熱處理技術與裝備，2010（04）.

[2]伍光鳳，李暉，羅靜.提高塑料模具使用壽命的表面處理技術[J].熱加工工藝，2004（06）.

[3]周小平.真空粉末燒結法在模具鋼表面制備的硬質覆層的組織和性能[D].武漢理工大學，2006.

[4]付景國.高能球磨法制備氣缸套表面強化層的技術研究[D].大連海事大學，2011.