模具熱處理技術發展現狀及趨勢分析
模具熱處(chù)理是保證模具性能的重要工藝過程,對模(mó)具(jù)的製造精(jīng)度、模具的強度、模具的工作(zuò)壽命(mìng)、模(mó)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)處理技術(shù)發展較快的領域是(shì)真空熱處理技術、模具的表麵強化技(jì)術和模具材料的預硬化(huà)技術。
模具的真空熱處理:真空熱處理技術是近些年發展起來的一種(zhǒng)新型的熱處理技術,它所具備的特點,正是(shì)模具製造中所迫切需要的,比如(rú)防止加熱氧化和不(bú)脫碳、真空脫氣或除氣,消除氫脆,從而提高材料(零(líng)件)的(de)塑性、韌(rèn)性和疲勞強度。真空加熱緩慢(màn)、零件內(nèi)外溫差較小等因素,決定了真空(kōng)熱處理工(gōng)藝造成的零件變形小(xiǎo)等。
模具真空熱處理中(zhōng)主要應用的是(shì)真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件(如模具)真空加熱的優良特性,冷卻劑和冷卻(què)工藝(yì)的選擇及製定非常重要,模具淬火過程主(zhǔ)要采用油冷和氣冷。對於熱處理後不再進行機械加工的模具工作麵,淬火後盡可能采用真空回火,特別是真空淬火的工(gōng)件(模具),它可以提高與(yǔ)表(biǎo)麵質(zhì)量相關的機械性能,如疲勞性(xìng)能、表(biǎo)麵光亮(liàng)度、耐腐蝕性等。
熱處理過程的計算機模擬技術的成功開發和應(yīng)用,使得模具的智能化熱處理成為可能。由(yóu)於模(mó)具生產(chǎn)的小批量(甚至是單件)、多品種(zhǒng)的特(tè)性,以(yǐ)及對熱處理性能要求高和不允許出現廢品(pǐn)的特點,又使得(dé)模具的(de)智能化熱處(chù)理成為必(bì)須。國外工業發(fā)達國家,如美國、日本等,在真空高壓氣淬方麵,發展的也很快,主要針對目標也是(shì)模具。
模具的表麵處理:模(mó)具(jù)在工作中(zhōng)除了要求基體具有足夠(gòu)高的強度和韌性的合理配(pèi)合外,其表麵性能對模具的工作性能和使用壽命(mìng)至關重要。模具的表麵處理技術,是通過表麵塗覆、表麵改性或複合處理技術(shù),改變模具表麵的形態、化學成分、組織結構和應力狀態,以獲得(dé)所需表麵性能的係(xì)統工程。目前(qián)在模具製造中應用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜(mó)沉積。
由於滲氮技術可(kě)形(xíng)成優良性能的(de)表麵,並且滲氮工藝與模具(jù)鋼的淬火工藝(yì)有良好的(de)協調性,同時滲氮溫度低,滲氮後(hòu)不需激烈冷卻,模(mó)具的變(biàn)形極小,因此模具的表麵強化(huà)是(shì)采用滲氮技術較早,也是(shì)應用最廣泛的。
模具滲碳是為了提高模具的整(zhěng)體強韌性,即模具的工作表麵具有高(gāo)的強度和耐磨性。硬化(huà)膜沉積(jī)技(jì)術目前較成熟的是cvd、pvd。模具自上個世紀80年代(dài)開始采(cǎi)用塗(tú)覆硬化膜技術。目前的技術條件下,硬化膜沉積技術(主要是設備(bèi))的成本較高,仍然隻在一些(xiē)精密、長壽命模具上應用,如果采用建(jiàn)立熱處理中心(xīn)的方式(shì),則塗覆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(kě)以整體提高我國的模(mó)具製造水平。
自上個世(shì)紀70年代開始,國際上(shàng)就(jiù)提出預硬化的想法,但由於加工機床剛度和切削刀具的製約,預硬化(huà)的硬度(dù)無法達到模具的(de)使用硬度,所以預硬化技術的研發投入不大。隨著加工(gōng)機床和切削刀具性能的提高,模具材料的預硬化技術開發(fā)速度加快,到上個世紀80年代,國際上工業發達國(guó)家在塑料模用材上使用預硬化模(mó)塊(kuài)的比例已達到30%(目前在60%以上)。
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