關于汽車沖壓模具表面處理技術解析

杜海鵬 吳桂云 沈陽來金汽車零部件有限公司

關于汽車沖壓模具表面處理技術解析

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表面處理技術在模具上的應用非常廣泛。為了大大提高模具材料的耐磨性、抗氧化性、抗腐蝕性等性能，就要采用物理、化學、表面覆層法進行處理。只有不斷創新表面處理技術，才能提高模具材料質量以及使用壽命，使模具實現經濟效益最大化的價值。

表面處理技術 模具 應用

如今，在模具中已經廣泛的使用表面處理技術，這對有模具材料性質不足帶來的缺陷具有較強的彌補性，大大提高了模具表面的抗摩擦能力以及脫模能力，提高了其生產的效率。另外，表面處理技術還可以應用在模具的修復上，對模具表面的材料進行修復，充分保證在修復之后模具表面的材料質量，不僅可以提高模具表面的硬度，同時還提高了模具表面的耐磨性以及抗腐蝕性，提高了模具的使用壽命。雖然表面處理技術應用在模具表面處理上已經非常成熟，在提高模具使用壽命和制品質量上已經有顯著的進出和較大的經濟效益，但與國外相比，我國在模具上使用的表面處理技術存在的差距較大。還需要進一步提高模具處理中表面處理技術的使用，不斷創新其表面處理技術在模具中的應用，才能進一步降低其能源的消耗以及環境的污染。另外，由于表面處理技術和高合金化的模具材料相比已經有所超越，簡化其模具制造工藝以及熱處理工藝，讓模具的生產成本有所降低。總之，只有創新其表面處理技術，才能不斷提高其模具的使用壽命。

一、常見沖壓模具材料種類

常見沖壓模具材料主要包括碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼、硬質合金和鋼結硬質合金等。其中，碳素工具鋼價格便宜、加工性能較好，熱處理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸較小、形狀簡單且承受荷較小的模具零件中使用；低合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎上加入適量的合金元素而形成的。它的優勢是能有效的降低淬火冷卻速度，將熱應力和組織應力降至最低，同時減小淬火變形和降低開裂傾向；高碳高鉻工具鋼不僅具有高硬度、高強度、高耐磨性優勢，還具有較好的淬透性、淬硬性、高穩定性等優勢，熱處理變形很小；高速鋼硬度較高，還具有較高的抗壓強度和耐磨性，通常采用快速加熱和低溫淬火工藝，在一定程度上改善了材料的韌性。但是高速鋼中的合金元素含量較高、成本高、脆性較大，再加上其工藝性能不佳，不能廣泛應用在工業生產中；基體鋼是在高速鋼的基礎上添加少量的其它元素，在具有高速鋼好的耐磨性和硬度的前提下，其抗彎強度和韌性均有所提高。一般用于制造冷擠壓、冷鐓模具；硬質合金一般具有較高的硬度和耐磨性，而鋼結硬質合金的性能更佳，它是以鐵粉加入少量的合金元素粉末做粘合劑，以碳化鈦、碳化鎢等材料作為硬質相，用粉末冶金的方法燒結而成，用這種材料制作的模具堅固耐用，適合在大批量生產用模具上應用。

二、表面處理技術

（一）物理表面處理法

我們所說的物理表面處理法主要有三個方面：高頻表面淬火、鍍層技術、火焰表面淬火。高頻淬火指的是在交變磁場中放入模具，讓交變磁場為模具加熱。一般電流有比較高的頻率，其電流的加熱層次非常薄。因此，表面處理技術中采用的淬火后，模具表面具有較高的硬度，比一般淬火提高HRC2-3，而且比較脆，讓模具的疲勞強度顯著地提高，小尺寸模具是其強度的兩倍，加熱溫度可以有效控制模具的硬度，方便實現機械化和自動化生產。其二，表面涂鍍層技術。表面涂鍍層技術主要是利用外加涂鍍層的性能以及最基本的性能對模具進行加工。其三，火焰表面淬火工藝技術。該技術主要是利用氧乙炔，將模具表面進行加工并快速冷卻，使模具表面的厚度范圍在2-10mm之內，加強其模具材料的耐磨性，同時在工藝裝配之后，在保證模具裝配精度的基礎上科學的簡化模具零件的制造工序，唯有如此才能讓模具的補焊修復得到保證，提高模具材料的質量，使模具更趨向于多元化方向發展。

（二）化學表面處理法

所謂的化學表面處理方法，指的是在具有一定溫度的活性介質中放入模具進行保溫，在模具表面上集中的滲入一種或者多種元素。不僅如此，更需要改變模具表面的化學成分和性質，從而使模具表面材料達到一定的技術要求。按照表面滲入到不同元素中，提高模具表面的耐磨性以及耐腐蝕性等性能。模具滲碳的過程中主要是提高模具的整體強韌性，模具的工作表面具有較高的強度和耐磨性，用較低級的材料，通過滲碳淬火來代替較高的材料，從而在保證模具材料質量的基礎上，降低制造成本。另外，滲氮也是化學表面處理法的一種。氮氣可以通過加工不同工件的要求，形成具有良性的表面，并且滲透到模具淬火工藝中。由于滲氮的溫度比較低，模具的變形也比較小，可大大提高模具的整體質量。滲氮主要是同時向零件表面滲入碳和氮的化學工藝，將有液體和氣體同時滲透。

（三）表面覆層處理法

其一，采用離子注入的方法將金屬元素蒸汽或者氣體通入電離室，使其電離為正離子并由高壓電廠進行加速，從而才能高速將正離子嵌入固體中。離子注入可以快速形成非晶態、飽和固溶體等結構，使模具表層的力學性能得到良好的改善，加強模具的抗磨損能力和抗疲勞強的性能。其二，采用熱噴技術對模具進行金屬陶瓷涂層的熱噴涂，可以使抗沖擊、抗溫度疲勞等提高。其三，電鍍表面處理法使模具形變幅度較小，操作的溫度較低，對模具性能沒有影響。同時模具的耐磨性因為鍍層的低摩擦系數得到較大的提高，因此對耐腐蝕性較高的模具來說具有不適用性。

三、結語

模具作為工業生產的重要工藝設備，在其實際應用過程中，具有生產效率高、材料利用率高、制件精度高、復雜程度高等優勢，這些是其它加工制造技術無法比擬的。表面處理技術主要是針對不同的模具表面，改變其模具的材料性能，大幅度改善和提高模具的表面材料與性能，比如：耐磨性、摩擦性和隔熱性等，提供表面抗擦傷能力以及抗咬合等性能。在模具的制造領域表面處理技術被廣泛的應用，一般而言可以把模具材料上的不足給彌補，從而使模具更加趨于多樣化方向發展。

[1]張越.論沖壓模具的選擇[J].電子機械工程，2015，（2）.

[2]趙步青.模具熱處理現狀及其展望[J].金屬加工，2016.