表面處理技術在汽車沖壓模具上的應用

周富強

摘 要：近年來，隨著我國汽車工業的迅速發展，各汽車生產制造企業也迎來了新的發展機遇和挑戰。為了能夠在激烈的市場競爭中獲得一席之位，都會從提升自身的汽車生產制造工藝上入手。然而，結合當前沖壓模具的制造和設計來看，其中仍然存在有很多的技術問題，需要進一步更新和完善。作為技術密集型產品，沖壓模具在汽車行業中發揮著至關重要的作用。模具的制造和設計受到很多因素的影響，比如生產效率，沖壓件質量等等。對于一款車型而言，車身變化速度最快，變化周期最短，跟車身開發具有緊密聯系的一個環節就是沖壓模具的生產制造，沖壓模具的生產制造也是影響我國汽車行業發展的一個非常重要的因素。本文就表面處理技術在汽車沖壓模具上的應用進行了分析。

關鍵詞：表面處理技術;汽車;沖壓模具

0 引言

在汽車制造中，沖壓制造件是汽車組成的主要零部件，由汽車沖壓件制造工藝所生產的零部件本身具有經濟適用、精準度高、品質較高等特點。要特別注意的是，汽車沖壓件制造工藝的模具設計十分關鍵，是決定沖壓制造件質量的關鍵所在，為此，對表面處理技術在汽車沖壓模具上的應用進行研究具有重要意義。

1 汽車沖壓模具的概念

沖壓模具是在冷沖壓過程中將材料加工成零件的一種特殊工藝裝備。沖壓是利用安裝在壓力機上的模具在室溫下對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖模是沖壓生產中必不可少的工藝裝備，是一種技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率和生產成本直接關系到模具的設計和制造。模具設計制造技術水平是衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一，在某種程度上決定著新產品的質量、效率和開發能力。

2 表面處理技術在汽車沖壓模具上的應用

2.1 鍍鉻技術

在鍍鉻電鍍液中，被電鍍物為陰極，不溶性金屬（鉛或鉛合金）為陽極，接通電流后，電鍍液中的鉻離子（Cr6+），在陰極上放電析出金屬鉻，附著在被電鍍物表面，形成鍍鉻層，鍍層厚度通過電鍍時間來控制，一般情況下通電1h鍍層厚度增加10μm，常規鍍層厚度在10～15μm。鍍鉻可重復進行，但是在鍍鉻前需去除之前的鍍層，鍍層溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。基于環保和循環利用方面考慮，使用電鍍液過濾設備將電鍍液中雜質過濾后，提取潔凈的含有鉻化合物的混合液;然后通過電鍍液轉換設備將有價值的鉻化合物進行提純后加入電鍍槽中，增加其濃度，達到再生和重復利用的目的。剩余廢水經過環保無害化處理后進行排放。模具型面及拉延面、拉延筋的沙眼、裂紋缺陷需補焊、修順、研配合格，上線調試至制件表面無明顯起皺且狀態穩定后，方可實施鍍鉻處理，否則鍍鉻后壽命難以保證。實施鍍鉻處理后，需要及時清除模具表面雜質和油污，遠離焊接高溫環境，避免砂輪機粗砂紙打磨，及時鈍化處理小缺陷（800號以上砂紙），可以有效延長模具鍍鉻使用壽命。針對模具上難以通過焊接修復的大范圍深度疲勞裂紋及大面積的沙眼缺陷，可以考慮先實施激光熔覆技術修復缺陷，而后再實施鍍鉻處理，相比人工焊接處理缺陷的模具鍍鉻使用壽命更長。

2.2 激光熔覆技術

激光熔覆技術，也被稱為激光堆焊技術，是用高能激光束（104～106W/cm2）輻照工件基體表面，使工件基體表面與熔覆材料快速熔為一體的技術。凝固硬化后具有耐磨性好、沖擊韌性高、疲勞強度高的優點，可以顯著延長模具使用壽命，針對覆蓋件模具MoCr鑄鐵效果較明顯。該技術目前有2種常規方法，原料預置法和同步送料法。

原料預置法工藝較簡單、操作較靈活，但基體熔深不易控制、稀釋度較大，對人員技術要求比較高，需要合理分布原料粉末覆層，同時對粘結劑要求較高。同步送料法更有利于工藝參數控制，生產效率和熔覆質量更易保證。激光熔覆前的預處理注意事項：將模具缺陷（疲勞裂紋、組織疏松針孔）提前打磨、去除徹底，以最大程度減小激光熔覆后，應力裂紋的擴大趨勢。實施激光熔覆處理前，需對模具待處理面進行快速火焰烘烤，以消除表面殘存的油污，而后對表面的銹跡進行徹底清理，以減少氣孔及針狀沙眼的產生，確保激光熔覆層的質量。在激光功率等參數不變情況下，熔覆層硬度深度隨激光移動速度的增加而減小，而硬化層硬度隨掃描速度的變化不大。通過控制激光移動掃描速度，可以提升熔覆層的硬度并確保硬度分布均勻。根據不同的模具基材選定合適的熔覆層粉末材質，以提高模具基材與熔覆層材質的有效熔合，得到硬度均勻的激光熔覆層，有效改善覆蓋件拉延模的拉毛問題。激光熔覆處理后的模具需定期實施保養和清洗，可以使用800號細砂紙沾煤油對模具表面進行拋光處理，對模具整體實施清洗、吹干、清擦和涂油潤滑處理。

2.3 PPD技術

PPD等離子體滲氮技術是在低壓滲氮氣氛中，當滲氮爐中真空度達到一定數值，在模具零件陰極，殼體陽極之間施加電壓，陰、陽間氣體被擊穿后，產生輝光放電，稀薄氣體被電離形成等離子體氣氛的技術。該項技術可顯著提高金屬材料表面硬度、耐磨性、耐蝕性和高溫抗氧化性能。同時具有節約能源、效率高的優點。

3 結束語

綜上所述，我國沖壓模具已將表面處理技術應用于模具制造，近年來發展迅速。但是，表面處理技術在我國的推廣還需要深化，我國沖壓模具行業的發展水平，特別是復雜、大型化的中高檔沖壓模具，與發達國家相比還有較大差距。我國應大力開展模具設計與制造技術研究，使表面處理技術在模具行業得到廣泛應用，并用于改造傳統模具行業。這是我國模具行業發展的大趨勢。未來，必須進一步提高沖壓模具的設計質量，增強沖壓模具的制造精度，這樣才能有效減少生產成本，優化和完善汽車零部件的質量，推動汽車制造業的長期穩定發展。

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