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模具熱處理技術(shù)的走勢如何

發(fā)布日期:2016-03-09   瀏覽量:1445

20世紀80年代以來(lái),國際模具熱處理技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)、模具的表面強化技術(shù)和模具材料的預硬化技術(shù)。

⑴模具的真空熱處理技術(shù)
真空熱處理是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的熱處理技術(shù),它所具備的特點(diǎn),正是模具制造中所迫需要的。如防止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣、消除氫脆,從而提高材料(零件)的塑性、韌性和疲勞強度。真空加熱緩慢、零件內外溫差較小等因素,決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。
按采用的冷卻介質(zhì)不同,真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火,模具真空熱處理中主要應用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持共工件(如模具)真空加熱的優(yōu)良特性,冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制訂非常重要,模具淬火過(guò)程中主要采用油冷和氣冷。
對于熱處理后不再進(jìn)行機械加工的模具工作面,淬火后盡可能采用真空回火,特別是真空淬火的工件(模具),可以提高與表面質(zhì)量相關(guān)的機械性能,如疲勞性能、表面光亮度、耐腐蝕性等。
熱處理過(guò)程的計算機模擬技術(shù)(包括組織模擬和性能預測技術(shù))的成功開(kāi)發(fā)和應用,使得模具的智能化熱處理成為可能。模具生產(chǎn)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和不允許出現廢品的特點(diǎn),又使得模具的智能化熱處理成為必需。模具的智能化熱處理包括:明確模具的結構、用材、熱處理性能要求;模具加熱過(guò)程溫度場(chǎng)、應力場(chǎng)分布的計算機模擬;模具冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)、相變過(guò)程和應力場(chǎng)分布的計算機模擬;加熱和冷卻工藝工藝過(guò)程的仿真;淬火工藝的制定;熱處理設備的自動(dòng)化控制技術(shù)。國外工業(yè)發(fā)達國家,如美國、日本等,在真空高壓氣淬方面已經(jīng)開(kāi)展了這方面的技術(shù)研發(fā),主要針對目標也是模具。
⑵模具的表面處理技術(shù)
模具在工作中,除了要求基體具有足夠高的強度和韌性的合理配合外,其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要。這些表面性能指:耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數、疲勞性能等,這些性能的改善,單純依賴(lài)基體材料的改進(jìn)和提高是非常有限的,也是不經(jīng)濟的,而通過(guò)表面技術(shù)處理,往往可以收到事半功倍的效果,這也正是表面處理技術(shù)迅速發(fā)展的原因。
模具表面的處理技術(shù),是通過(guò)表面涂覆、表面改性或復合處理技術(shù),改變模具表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結構和盈利狀態(tài),以獲得所需表面性能的系統工程。從表面處理的方式上,又可分為:化學(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)方法和機械方法。雖然提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現,但在模具制造中應用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。
滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮、液體滲氮等方式,每一種滲氮方式中,都有若干種滲氮技術(shù),可以適用不同的鋼種不同工件的要求。由于滲氮技術(shù)課形成優(yōu)良性能的表面,并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調性,同時(shí)滲氮溫度低,滲氮后不需激烈冷卻,模具的變形極小,因此模具的表面強化是采用滲氮技術(shù)較早也是應用最廣泛的。
模具滲碳的目的,只要是為了提高模具的整體強韌性,即模具的工作表面提高具有高的強度和耐磨性,由此引入的技術(shù)思路是,用較低級的材料,通過(guò)滲碳淬火來(lái)代替較高級別的材料,從而降低制造成本。
硬化膜沉積目前較成熟的是 CVD、PVD。為了增加膜層與工件表面的結合強度,現在發(fā)展了多種增強型CVD、PVD技術(shù)。硬化膜沉積技術(shù)最早在工具(刀具、量具等)上應用,效果極佳,多種刀具已將涂覆硬化膜作為標準工藝。自20世紀80年代模具開(kāi)始采用涂覆硬化膜技術(shù)。在目前的技術(shù)條件下,硬化膜沉積技術(shù)(主要是設備)的成本較高,仍然只在一些精密、長(cháng)壽命模具上應用,如果采用建立熱處理中心的方式,則涂覆硬化膜的成本會(huì )大大降低,更多的模具如果采用這一技術(shù),可以整體提高我國模具的制造水平。
⑶模具材料的預硬化技術(shù)
模具在制造過(guò)程中進(jìn)行熱處理是絕大多數模具長(cháng)時(shí)間沿用的一種工藝。自20世紀70年代開(kāi)始,國際上就提出預硬化的想法,但由于加工機床剛度和切削刀具的制約,預硬化的硬度無(wú)法達到模具的使用硬度,所以預硬化技術(shù)開(kāi)發(fā)速度加快,到20世紀80年代,國際上工業(yè)發(fā)達國家在塑料模用材上使用預硬化模塊的比例已達到30%(目前在60%以上)。我國在20世紀90年代中后期開(kāi)始采用預硬化模具(主要用國外進(jìn)口產(chǎn)品)。
模具材料的預硬化技術(shù)主要在模具材料生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)和實(shí)施。通過(guò)調整鋼的化學(xué)成分和配備相應的熱處理設備,可以大批量生產(chǎn)質(zhì)量穩定的預硬化模具材料。我國模具材料的預硬化技術(shù)方面,起步晚,規模小,目前還不能滿(mǎn)足國內模具制造的要求。
采用預硬化模具材料,可以簡(jiǎn)化模具制造工藝,縮短模具的制造周期。

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