模(mó)具熱處理技術發展現狀及(jí)趨勢(shì)分析
模(mó)具熱處理是保證模具性(xìng)能的(de)重要工藝過程,對模具的製造精度、模(mó)具的強度、模具的工(gōng)作壽(shòu)命、模具的製造成本等有著直接的影響。20世紀80年代以來,國際模具熱(rè)處理(lǐ)技術發展較快的領域是真(zhēn)空熱處理技術、模具的表麵強化技術和模具材料的預硬化技術。
模(mó)具的真空熱處理:真空熱處理技術是近些年發展起來的一種新型的熱(rè)處理技(jì)術,它所具備的特點,正是模具製造中(zhōng)所迫切需要的,比如防(fáng)止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣(qì),消(xiāo)除氫(qīng)脆,從而提高材料(零件)的塑性、韌性和疲勞(láo)強度。真空加熱緩慢(màn)、零件內外溫差較小等因(yīn)素,決定了真空熱處理工藝造成(chéng)的(de)零件變形小等。
模(mó)具真空熱處理中主要(yào)應用的是真空(kōng)油冷淬火、真(zhēn)空氣冷淬火和真空回火。為保持工件(如模具)真空加熱(rè)的優良特(tè)性,冷卻劑(jì)和冷卻工藝的(de)選擇及製定非常重要,模具(jù)淬火過(guò)程主要采(cǎi)用油冷和氣冷。對於熱處理後不再進行機(jī)械加工的模具工作麵(miàn),淬火後盡可能采用(yòng)真空(kōng)回火,特別是真空淬(cuì)火(huǒ)的工件(模具),它可以提高(gāo)與表麵質量相關的機械性能(néng),如疲勞性能、表麵光亮度、耐腐蝕性等。
熱(rè)處理(lǐ)過程的計算機模擬(nǐ)技術的成功開發和應用,使得模具的智能化熱處理(lǐ)成為可能。由於模具生產的小批量(甚至是單件)、多品種的特性,以及對熱處理性能要求高和不允許出現廢品的特(tè)點,又使得模具的智能(néng)化(huà)熱處理成為必須。國外工業發達國家,如美國、日本等,在真空高壓氣淬方麵,發展(zhǎn)的也很快,主要針對目標也是(shì)模具。
模具(jù)的表麵處理:模具在工作中除了要(yào)求基體具有足夠高的強度和韌性(xìng)的合理配合外,其表麵(miàn)性能對模具的(de)工作性能和使用壽命至關重要。模具的(de)表麵處(chù)理技術,是通過表麵塗覆(fù)、表麵改性或複合處(chù)理技術,改變模(mó)具表麵的形態、化(huà)學成分、組織結構和應力狀態(tài),以獲得所需表麵性能的係統工程。目前在模具製造中應用較多的主要是滲氮(dàn)、滲碳和硬化膜沉積(jī)。
由於滲氮技術可形成優良性能的表麵,並且滲氮工藝(yì)與模(mó)具鋼的淬火(huǒ)工藝有良好的協調性,同(tóng)時滲氮溫度低,滲氮後不需激烈冷(lěng)卻,模具(jù)的變形極(jí)小,因此模具的表(biǎo)麵(miàn)強化是采用滲氮技術較早,也是應用最廣泛的。
模具滲碳是為了提高模具的整體強韌性,即模具的工作表麵具有高的強度和耐磨性。硬化膜沉積技術目前較成熟的是cvd、pvd。模具(jù)自上個世紀80年(nián)代(dài)開始采用塗(tú)覆(fù)硬化膜技術。目前(qián)的技術條件下,硬化膜沉積技術(shù)(主要是設備)的成(chéng)本較高,仍然(rán)隻在一些精密、長(zhǎng)壽命模具上應用,如(rú)果采用建立熱處理中心的方式,則(zé)塗覆(fù)硬化膜的成本會大大降低,更多的模具如果采用這一技術,可以整體提(tí)高(gāo)我國的模具(jù)製(zhì)造水平。
自上個世紀70年代開始,國際上(shàng)就提出預硬化的(de)想法(fǎ),但由於加工機床剛度和切(qiē)削(xuē)刀具的製約,預硬化的硬度(dù)無法達到模具的使用硬度,所以預硬化技術的研發投入不大。隨著(zhe)加工機床和切削刀具性能的提高,模具材料的預硬化技術開發速度加快,到上(shàng)個世紀80年代,國際上(shàng)工業發達國(guó)家在塑料模用材上使用預硬化(huà)模塊的比例已達到30%(目前在60%以上)。
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