金屬模具表面超硬化處理技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2021-07-02 13:45:31 點(diǎn)擊次數(shù)：292
一、散播法金屬碳化物覆層技術(shù)介紹
1、技術(shù)簡(jiǎn)介
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)是將鑄件安放特種介質(zhì)中，經(jīng)擴(kuò)散功用于鑄件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物層。
該碳化物層具備極高的硬度，HV可達(dá)1600~3000（由碳化物種類決定），此外，該碳化物履層與基體冶煉結(jié)合，不影響鑄件表面光潔度，有著極高的耐磨、抗咬合（粘結(jié)）、耐蝕等性能，可大幅度提高工模具及機(jī)器零部件的使用壽命。
2、與相關(guān)技術(shù)的比較
通過(guò)在鑄件表面形成超硬化合物膜層的方式，是大幅度提高其耐磨、抗咬合（抗粘結(jié)）、耐蝕等性能，從而大幅度提高其使用壽命的有效性而經(jīng)濟(jì)的方式。目前，鑄件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積（PVD），化學(xué)氣相沉積（CVD），物理化學(xué)氣相沉積（PCVD），傳播法金屬碳化物履層技術(shù)，其中，PVD法有著沉積溫度低，鑄件變形小的優(yōu)點(diǎn)，但由于膜層與基體的結(jié)合力較差，工藝?yán)@鍍性不好，往往難以發(fā)揮超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢(shì)。CVD法兼具膜基結(jié)合力好，工藝?yán)@鍍性好等突出優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于大量的鋼材材質(zhì)而言，其后續(xù)基體硬化處理比起麻煩，稍有不慎，膜層就易毀壞。因此其應(yīng)用主要集中在硬質(zhì)合金等材質(zhì)上。PCVD法沉積溫度低，膜基結(jié)合力及工藝?yán)@鍍性均較PVD法有較大改進(jìn)，但與擴(kuò)散法相比，膜基結(jié)合力仍有較大差異，此外由于PCVD法仍為等離子體成膜，雖然繞鍍性較PVD法有所改善，但無(wú)法消除。
由擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶煉結(jié)合，有著PVD、PCVD無(wú)法比擬的膜基結(jié)合力，因此該技術(shù)確實(shí)能夠發(fā)揮超硬膜層的性能優(yōu)勢(shì)，此外，該技術(shù)不存在繞鍍性疑問(wèn)，后續(xù)基體硬化處理便利，并可多次反復(fù)處置，使該技術(shù)的適用性更加普遍。
3、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)在日本、歐洲各國(guó)、澳大利亞、韓國(guó)等國(guó)應(yīng)用普遍。據(jù)調(diào)查，許多進(jìn)口裝置上的配套模具大量地用到了該技術(shù)，這些模具在開(kāi)展國(guó)產(chǎn)化時(shí)，由于缺失相應(yīng)的早熟技術(shù)，往往使模具壽命低，有些甚至無(wú)法國(guó)產(chǎn)化。
該技術(shù)國(guó)內(nèi)七十年代就有人研究過(guò)，但由于各方面條件的限制，工藝及裝置往往難以經(jīng)過(guò)批量和長(zhǎng)期生產(chǎn)的考驗(yàn)，使該技術(shù)中的一些實(shí)際上存在的疑問(wèn)不易暴露或難以化解，往往半途而廢。我們?cè)谑嗄甑难芯颗c應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)該技術(shù)存在的工藝、裝置上的具體疑問(wèn)開(kāi)展了透徹的研究，并開(kāi)展了有效性的改進(jìn)，經(jīng)改進(jìn)后的工藝及成套裝置已能夠滿足長(zhǎng)期安定生產(chǎn)的要求，所處置的模具壽命水準(zhǔn)達(dá)到進(jìn)口同類模具壽命程度，得到了充沛的各類模具實(shí)際上運(yùn)用的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為大規(guī)模推廣運(yùn)用該技術(shù)奠定了扎實(shí)的技術(shù)根基。
4、適用范圍
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)可以普遍應(yīng)用于各類因磨損、咬合而引起失靈的工模具或機(jī)器零部件。其中，因磨損而引起的失效（如沖裁，冷鐓，粉末成型等模具）可提高壽命數(shù)倍至數(shù)十倍；因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷疑問(wèn)（如引伸模，翻邊模等），可以從根本上給以解決。
適用材料：
模具鋼，含碳量大于0.3%的結(jié)構(gòu)鋼，生鐵，硬質(zhì)合金。
二、不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術(shù)
不銹鋼焊管是在焊管成型機(jī)上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成。由于不銹鋼的強(qiáng)度較高，且其構(gòu)造為面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型時(shí)：一方面模具要背負(fù)較大的摩擦力，使模具易于損壞；另一方面，不銹鋼板料易與模具表面形成粘結(jié)（咬合），使焊管及模具表面形成拉傷。因此，好的不銹鋼成型模具須要具有極高的耐磨和抗粘結(jié)（咬合）性能。我們對(duì)進(jìn)口焊管模具的分析說(shuō)明，該類模具的表面處理都是使用超硬金屬碳化物或氮化物覆層處理。
不銹鋼焊管成型模具材質(zhì)一般是由高碳高鉻的Cr12MoV（或SRD11，D2，DC53）制成。目前國(guó)內(nèi)廣泛使用如下工藝流程制作模具：下料→粗加工→熱處理（高溫淬火加高溫回火）→精加工→氮化→制品（注：為節(jié)約成本，一般生產(chǎn)廠家現(xiàn)在都省去了鍛造與球化退火兩道耗時(shí)，費(fèi)財(cái)工序）。由于Cr12MoV類材質(zhì)屬于高碳高鉻合金鋼，其原始組織存在很大的成分偏析（這種偏析即使一般的鍛造也無(wú)法掃除）。這樣經(jīng)過(guò)熱處理（高淬高回）的模具內(nèi)部組織極不均勻，宏觀表現(xiàn)為硬度極不均勻（HRC四十幾至六十左右），再經(jīng)氮化處理，模具表面不均勻性無(wú)法掃除，基體硬度甚至更進(jìn)一步下降，實(shí)際上用到時(shí)，展現(xiàn)為模具及焊管表面均易拉傷，模具壽命低。
由湖某公司潛心研究的模具表面超硬化處理技術(shù)已成功應(yīng)用于不銹鋼焊管成型模具上。經(jīng)該技術(shù)處置的模具在其表面形成硬度高達(dá)HV3000左右的金屬碳化物層，該碳化物層致密，與基體結(jié)合緊密，不影響鑄件的表面光潔度，有著極高的耐磨，抗咬合性能，可從根本上化解焊管的拉毛疑問(wèn)，縮減制管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度提高模具使用壽命，縮減售后服務(wù)工作量。實(shí)踐說(shuō)明，該技術(shù)有著極高的使用價(jià)值。以下是該工藝處置模具與氮化處置模具的有關(guān)比較。
1、性能：
氮化模具本工藝處理模具
表面硬度：HV700~1000左右HV3000左右
基體硬度：極不均勻HRC58~62HRC40~60
2、工藝流程：
氮化模具：下料→粗加工→熱處理（高淬高回）→精加工→氮化→制品本工藝處理模具：下料→全部加工做到（無(wú)須熱處理）→本工藝處理（基體硬化與表面處置一次完成）。→磨內(nèi)孔→制品由工藝流程可看出，使用本工藝可縮短模具的加工周期。
3、使用效用：
本工藝處置的模具較氮化模具可從根本上化解焊管的拉毛，從而減小焊管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量（因大量拋光而使管壁減簿），大幅度提高模具使用壽命，減小售后服務(wù)工作量。
由湖南某公司開(kāi)發(fā)的模具表面超硬化處理技術(shù)，在實(shí)際上生產(chǎn)當(dāng)中取得較普遍的應(yīng)用，由此工藝處置的模具壽命較傳統(tǒng)工藝如氮化有較大大幅度的提高，在某些模具性能方面超過(guò)國(guó)外水準(zhǔn)，而價(jià)錢僅是國(guó)外同等的1/4~1/10。
經(jīng)本工藝處置的模具有軋輥，沖頭，彩管系列冷作模具，標(biāo)準(zhǔn)件模具，葉蠟石模具，銅鋁型材擠壓模具等，使客戶產(chǎn)生了很高的效用，使模具的性價(jià)比獲取質(zhì)的提高。
