关于汽车冲压模具表面处理技术解析

杜海鹏 吴桂云 沈阳来金汽车零部件有限公司

关于汽车冲压模具表面处理技术解析

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表面处理技术在模具上的应用非常广泛。为了大大提高模具材料的耐磨性、抗氧化性、抗腐蚀性等性能，就要采用物理、化学、表面覆层法进行处理。只有不断创新表面处理技术，才能提高模具材料质量以及使用寿命，使模具实现经济效益最大化的价值。

表面处理技术 模具 应用

如今，在模具中已经广泛的使用表面处理技术，这对有模具材料性质不足带来的缺陷具有较强的弥补性，大大提高了模具表面的抗摩擦能力以及脱模能力，提高了其生产的效率。另外，表面处理技术还可以应用在模具的修复上，对模具表面的材料进行修复，充分保证在修复之后模具表面的材料质量，不仅可以提高模具表面的硬度，同时还提高了模具表面的耐磨性以及抗腐蚀性，提高了模具的使用寿命。虽然表面处理技术应用在模具表面处理上已经非常成熟，在提高模具使用寿命和制品质量上已经有显著的进出和较大的经济效益，但与国外相比，我国在模具上使用的表面处理技术存在的差距较大。还需要进一步提高模具处理中表面处理技术的使用，不断创新其表面处理技术在模具中的应用，才能进一步降低其能源的消耗以及环境的污染。另外，由于表面处理技术和高合金化的模具材料相比已经有所超越，简化其模具制造工艺以及热处理工艺，让模具的生产成本有所降低。总之，只有创新其表面处理技术，才能不断提高其模具的使用寿命。

一、常见冲压模具材料种类

常见冲压模具材料主要包括碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬工具钢、高速钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等。其中，碳素工具钢价格便宜、加工性能较好，热处理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸较小、形状简单且承受荷较小的模具零件中使用；低合金工具钢是在碳素工具钢基础上加入适量的合金元素而形成的。它的优势是能有效的降低淬火冷却速度，将热应力和组织应力降至最低，同时减小淬火变形和降低开裂倾向；高碳高铬工具钢不仅具有高硬度、高强度、高耐磨性优势，还具有较好的淬透性、淬硬性、高稳定性等优势，热处理变形很小；高速钢硬度较高，还具有较高的抗压强度和耐磨性，通常采用快速加热和低温淬火工艺，在一定程度上改善了材料的韧性。但是高速钢中的合金元素含量较高、成本高、脆性较大，再加上其工艺性能不佳，不能广泛应用在工业生产中；基体钢是在高速钢的基础上添加少量的其它元素，在具有高速钢好的耐磨性和硬度的前提下，其抗弯强度和韧性均有所提高。一般用于制造冷挤压、冷镦模具；硬质合金一般具有较高的硬度和耐磨性，而钢结硬质合金的性能更佳，它是以铁粉加入少量的合金元素粉末做粘合剂，以碳化钛、碳化钨等材料作为硬质相，用粉末冶金的方法烧结而成，用这种材料制作的模具坚固耐用，适合在大批量生产用模具上应用。

二、表面处理技术

（一）物理表面处理法

我们所说的物理表面处理法主要有三个方面：高频表面淬火、镀层技术、火焰表面淬火。高频淬火指的是在交变磁场中放入模具，让交变磁场为模具加热。一般电流有比较高的频率，其电流的加热层次非常薄。因此，表面处理技术中采用的淬火后，模具表面具有较高的硬度，比一般淬火提高HRC2-3，而且比较脆，让模具的疲劳强度显著地提高，小尺寸模具是其强度的两倍，加热温度可以有效控制模具的硬度，方便实现机械化和自动化生产。其二，表面涂镀层技术。表面涂镀层技术主要是利用外加涂镀层的性能以及最基本的性能对模具进行加工。其三，火焰表面淬火工艺技术。该技术主要是利用氧乙炔，将模具表面进行加工并快速冷却，使模具表面的厚度范围在2-10mm之内，加强其模具材料的耐磨性，同时在工艺装配之后，在保证模具装配精度的基础上科学的简化模具零件的制造工序，唯有如此才能让模具的补焊修复得到保证，提高模具材料的质量，使模具更趋向于多元化方向发展。

（二）化学表面处理法

所谓的化学表面处理方法，指的是在具有一定温度的活性介质中放入模具进行保温，在模具表面上集中的渗入一种或者多种元素。不仅如此，更需要改变模具表面的化学成分和性质，从而使模具表面材料达到一定的技术要求。按照表面渗入到不同元素中，提高模具表面的耐磨性以及耐腐蚀性等性能。模具渗碳的过程中主要是提高模具的整体强韧性，模具的工作表面具有较高的强度和耐磨性，用较低级的材料，通过渗碳淬火来代替较高的材料，从而在保证模具材料质量的基础上，降低制造成本。另外，渗氮也是化学表面处理法的一种。氮气可以通过加工不同工件的要求，形成具有良性的表面，并且渗透到模具淬火工艺中。由于渗氮的温度比较低，模具的变形也比较小，可大大提高模具的整体质量。渗氮主要是同时向零件表面渗入碳和氮的化学工艺，将有液体和气体同时渗透。

（三）表面覆层处理法

其一，采用离子注入的方法将金属元素蒸汽或者气体通入电离室，使其电离为正离子并由高压电厂进行加速，从而才能高速将正离子嵌入固体中。离子注入可以快速形成非晶态、饱和固溶体等结构，使模具表层的力学性能得到良好的改善，加强模具的抗磨损能力和抗疲劳强的性能。其二，采用热喷技术对模具进行金属陶瓷涂层的热喷涂，可以使抗冲击、抗温度疲劳等提高。其三，电镀表面处理法使模具形变幅度较小，操作的温度较低，对模具性能没有影响。同时模具的耐磨性因为镀层的低摩擦系数得到较大的提高，因此对耐腐蚀性较高的模具来说具有不适用性。

三、结语

模具作为工业生产的重要工艺设备，在其实际应用过程中，具有生产效率高、材料利用率高、制件精度高、复杂程度高等优势，这些是其它加工制造技术无法比拟的。表面处理技术主要是针对不同的模具表面，改变其模具的材料性能，大幅度改善和提高模具的表面材料与性能，比如：耐磨性、摩擦性和隔热性等，提供表面抗擦伤能力以及抗咬合等性能。在模具的制造领域表面处理技术被广泛的应用，一般而言可以把模具材料上的不足给弥补，从而使模具更加趋于多样化方向发展。

[1]张越.论冲压模具的选择[J].电子机械工程，2015，（2）.

[2]赵步青.模具热处理现状及其展望[J].金属加工，2016.