針對目前我國的模具表面處理技巧的利用現(xiàn)狀，我刊經過用戶抽樣問卷調查發(fā)明，目前，模具制作企業(yè)重要利用的表面處理技巧還是以傳統(tǒng)的表面淬火、滲碳/氮技巧、電鍍與化學鍍技巧為主，而這些技巧都不同程度地存在表面硬度散布不均、熱處理變形等難以解決等多方面的標題。對于今后的技改方向，大家的共同關注點在于新技巧的利用，如表面涂層技巧、TD覆層處理技巧、激光表面強化技巧和電子束強化技巧等。以下我們就特別邀請了幾位業(yè)界的技巧專家，分辨對用戶的這些關注點做深進探討，盼看有益于寬大模具企業(yè)的技巧升級。
CVD技巧
CVD（化學氣相沉積）和PVD（物理氣相沉積）技巧均被廣泛利用于模具表面處理，其中CVD涂層技巧具有更出色的抗高溫氧化性能和強盛的涂層結協(xié)力，在高速鋼切邊模、擠壓模上利用后果良好。
CVD技巧是一種熱化學反應過程，是在特定的溫度下，對經過特別處理的基體零件（包含硬質合金和工具鋼）所進行的氣態(tài)化學反應，即利用含有膜層中各元素的揮發(fā)性化合物或單質蒸汽，在熱基體表面發(fā)賭氣相化學反應，反應產物沉積形成涂層的一種表面處理技巧，可實用于各種金屬成形模具和擠壓模具。一般情況下，經過處理的零件具有很好的耐磨性能、抗高溫氧化性能和耐腐化性能。該技巧也被廣泛利用于各種硬質合金刀片和沖頭。但是，由于CVD是一個高溫過程，對于大多數(shù)的鋼質零件，在CVD涂層后要進行再次熱處理。
1. 技巧特點
一般的CVD加工處理溫度為：Bernex高溫涂層，900～1050℃；Bernex MT CVD中溫涂層，720～900℃。涂層厚度范疇是5～12mm，但在有些情況下，涂層厚度可達20mm，工藝時間范疇為 8～24h。
CVD技巧具有以下特點：
（1）涂層材料具有極高的韌性，硬度可高達HV2500～3800，抗氧化溫度可達900℃以上。
（2）可同時進行技巧處理的工件數(shù)目大，可大幅提高模具制作效率。
（3）在高溫處理反應器內無需旋轉零件。
（4）無論是具有復雜幾何外形或者有內孔的零件，都可以實現(xiàn)高度均勻的涂層厚度。
（5）具有很好的耐高溫氧化性能。
2. 典范的涂層利用
在鋁合金的冷鍛、成形、擠壓模具上的HSM涂層、硬質合金模具的TiN/TiC涂層等表面處理方面，CVD涂層技巧的性能遠遠高于PVD涂層技巧。其原因在于CVD涂層溫度高，涂層結協(xié)力強，涂層可以在5～20mm厚度上進行選擇，同時具有很好的抗高溫氧化性能，因此在高速鋼切邊模、擠壓模上利用后果良好。
3.經濟性分析
CVD涂層技巧在模具的表面改性方面，具有十分可觀的經濟性能：
（1）可以提高模具的應用壽命，提高模具的耐磨性能，下降產品的模具本錢、
（2）可以明顯提高該模具成形產品零件的表面質量，明顯提高生產效率，減低產品報廢率，提高工藝穩(wěn)固性。
（3）減少模具的保護時間和保護本錢，減少設備停機時間，提高產能。
愛恩邦德可為客戶供給最佳涂層解決計劃，涂層大多數(shù)是多層沉積，如TiC/TiN、TiCN/Al2O3、TiCN/Al2O3/TiN復合涂層，可使產品應用壽命晉升2～20倍以上。
目前，愛恩邦德的CVD涂層技巧已經被廣泛利用到汽車、航空緊固件生產用的各種模具中，如高速鋼切邊模、沖頭、成形模、鋁合金冷鍛模、擠壓成形模、厚板以及高強度板成形模具。
經Lonbond CVD涂層處理的汽車緊固件模具表面性能大幅提高
TD覆層處理技巧
TD覆層處理是一種表面超硬化處理技巧，是熱擴散法碳化物覆層處理（Thermal Diffision Carbide Coating Process）的簡稱，英文簡稱“TD Coating”。
1. 技巧原理及特點
TD覆層處理技巧其原理是將預制好的工件放進硼砂熔鹽混雜物中，在850～1050℃的溫度下通過擴散作用于工件表面形成金屬碳化物覆層，該碳化物覆層可以是釩、鈮、鉻的碳化物，也可以是其復合碳化物，目前利用最廣泛的是碳化釩覆層，重要特點是：
（1）TD覆層具有很高的表面硬度，可達HV2800～3200，遠高于氮化和鍍硬鉻等表面處理方法，因而具有極高的表面耐磨、抗拉傷和耐腐化等性能。
（2）由于表面覆層是通過金屬原子的擴散作用形成的，因此覆層與基體具有冶金聯(lián)合，結協(xié)力較鍍硬鉻、PVD或PCVD的鍍層高得多，這一點對于成形類模具的利用極其重要。
（3）TD覆層厚度可達4～20mm，覆層致密光滑。
（4）具有極高的耐腐化性能。
（5）可以實現(xiàn)重復處理。
2. TD覆層處理應用范疇及實用材料
TD覆層處理可廣泛利用于解決或改良以下這些標題：
（1）由粘著磨損所引起的模具與工件或工件與工件之間的拉傷、粘附標題，如各類鋼板或有色金屬的拉延、曲折、翻邊、滾壓成形和壓鑄成形等模具或其他相互接觸并有相對運動的工件表面，采用TD覆層處理是目前解決此類標題最好的方法之一，并可以提高其應用壽命數(shù)倍至數(shù)十倍。
（2）由磨粒磨損、粘著磨損、摩擦氧化或其共同作用而引起的工件尺寸超差等標題，如沖裁、冷鐓、粉末冶金等模具或其他零配件，通過TD覆層處理后，可提高應用壽命數(shù)倍至數(shù)十倍。
對于該技巧的實用材料，只要材料含有必定量的碳元素，如含碳量大于0.3%的各類鋼鐵材料、硬質合金等，都可以在工件表面形成VC覆層。但根據(jù)應用條件的不同，要獲得良好的應用后果和經濟性，材料的選擇頗有講究，建議與專業(yè)的技巧供應商共同開展。
3. 利用實例
（1）汽車沖壓件成形模具
在高強度鋼板和厚料板的沖壓成形過程中，未經過表面處理的工件表面拉傷嚴重，有些甚至無法正常生產。經TD覆層處理后，一方面基本上解決了工件表面的拉傷標題，無須經常停機修磨模具，提高了生產效率，改良了產品的外觀。另一方面，模具壽命一般可以達數(shù)十萬件，并能確保沖壓件尺寸的一致性，有效晉升產品品德。
（2）粉末冶金模具
被加工材料為磁鐵粉，本來模具材料Cr12，壽命2～4萬次，后改用Cr12MoV或SKD11，并進行TD覆層處理，壽命達到20～40萬次，壽命提高10倍以上。
TD覆層技巧最早在20世紀70年代由日本豐田中心研究所研制成功并申請專利，經過多年的完善和發(fā)展，已廣泛利用于各類模具和零部件產品上。20世紀90年代初，長沙特耐金屬材料科技有限公司開端該項技巧的研究工作，經過多年的研究和利用摸索，技巧系統(tǒng)成熟，并成功利用于多種模具和零部件上。多年來，我公司已為豐田、本田、大眾、現(xiàn)代和江鈴等汽車配套企業(yè)，以及其他家電、五金、制管等行業(yè)的數(shù)百家零部件生產企業(yè)供給模具和零部件表面處理服務，應用戶取得了優(yōu)良的應用后果。 TD覆層組織的結構
激光表面強化技巧
激光表面強化技巧目前重要的利用方法有兩種：一是模具表面激光淬火硬化，二是模具表面局部損傷部位的激光熔焊修復。該技巧非常實用于盡大部分汽車拉延模具，既實用于新制模具，又實用于在役模具。模具材料包含各類灰鑄鐵、鉻鉬合金鑄鐵及空冷鋼，對于重復補焊過或火焰淬火模具亦有明顯強化后果。
1. 技巧亮點
（1）激光淬火層硬度達HV800～1100，具有極好的耐磨性和抗拉傷才能，一次修模后壽命較火焰淬火提高5～50倍。
（2）激光淬火層硬度、層深均勻，與基體有很強的結協(xié)力。
（3）激光淬火處理后變形量極小，無須作任何校訂和加工處理。
（4）激光熔焊技巧可對模具表面局部拉傷等損傷部位進行修復，修復后果明顯優(yōu)于其他焊接方法。
（5）具有很高的處理速度，通?？蛇_0.5m2/h。
（6）只需對模具磨損部位進行針對性處理，而無須全部處理模具表面。
（7）明顯提高拉延件表面質量。
2. 實際利用
我公司目前已批量對國內十多家汽車企業(yè)進行了汽車拉延模激光強化處理服務，均取得了十分明顯的后果。例如，在對北汽福田歐曼重卡保險杠拉延模進行激光表面處理后，其筋條表面硬度可達HRC55～58，表面壽命也從本來火焰淬火時的20～30件晉升至2000件以上。另外，寶馬新五系側圍外板、門內板及壓邊圈、后門頂?shù)饶＞邞米畛醣砻嬗捕容^低，經激光處理后硬度由HRC20左右提高到HRC55以上。華晨寶馬也已正常應用一年以上，拉延件表面質量良好。
3. 經濟性分析、利用價值及市場前景
汽車拉延模激光表面強化的經濟性及利用價值重要體現(xiàn)在以下方面：
（1）明顯提高修模一次后拉延件的數(shù)目，減少修模時間，提高拉伸效率和產量。
（2）明顯提高模具壽命，下降模具耗費。
（3）明顯提高拉延件表面質量。
（4）明顯下降修模工人勞動強度及修模用度。
我公司目前已批量對奔跑、一汽轎車、華晨寶馬、華晨金杯、北汽福田和上汽通用五菱等十多家汽車企業(yè)進行了汽車拉延模激光強化處理服務，均取得了十分明顯的后果。例如，在對北汽福田歐曼重卡保險杠拉延模進行激光表面處理后，其筋條表面硬度可達HRC55～58，表面壽命也從本來火焰淬火時的20～30件晉升至2000件以上。另外，寶馬新五系側圍外板、門內板及壓邊圈、后門頂?shù)饶＞呓浖す馓幚砗笥捕扔蒆RC20左右提高到HRC55以上。華晨寶馬也已正常應用一年以上，拉延件表面質量良好。 脈沖高能電子束技巧
近十幾年來，脈沖高能束技巧發(fā)展敏捷，并在表面工程范疇顯示出特有上風，得到人們的廣泛器重和研究。
1. 技巧原理及特點
利用脈沖高能束可以實現(xiàn)多種表面處理工藝，究其本質，就是通過瞬時高能量密度作用在材料表層產生一種闊別平衡態(tài)的極端處理條件，使能量影響區(qū)內的材料產生質量散布、化學及力學狀態(tài)變更，終極獲得慣例方法難以達到的表面結構和應用性能。目前，脈沖高能束流重要包含激光束、離子束、電子束和等離子體束幾種。其中，應用電子束進行表面處理具有以下上風：以加速電子為能量載體，與材料表面相互作用時能量轉化效率比激光處理高出70%～80%，并且無元素注進標題，真空中進行處理可避免氧化和污染標題等。
2. 研究及成果
根據(jù)大連理工大學三束材料改性國家重點實驗室的研究，通過對強流脈沖電子束能量參數(shù)及具體處理工藝的調劑，可以實現(xiàn)模具材料表面薄層內的能量沉積地位、沉積強度及作用時間的配合，從而把持微觀不平整材料和顯微裂紋的往除過程，終極得到光滑均勻的處理表面，并可同時改良表面耐蝕、耐磨等應用性能。
從D2模具鋼表面處理的部分實驗成果圖示中可以看出，經電子束拋光處理后的模具表面光滑平整，表面粗糙度值下降到Ra0.2mm以下，在模具處理表面上形成一層組織細膩，耐磨和耐蝕性能均有明顯提高的保護層。全部改性層的深度在幾十微米左右，并且強流脈沖電子束表面拋光強化處理沒有影響基體組織。
在載荷100N、位移150mm和循環(huán)次數(shù)5000次的條件下經微動磨損實驗測試，D2模具鋼處理面的摩擦系數(shù)下降：低摩擦系數(shù)穩(wěn)固周期由原始的70周增加到700周；磨損量明顯下降，磨損體積由原始的10.5×105mm3下降到6×105mm3左右。處理過程中還可以利用合金化的方法參加適量耐磨成分，如Cr和TiN等粉末，進一步改良表面性能。
3. 技巧上風
（1）應用加速電子作為能量輸進載體，不需要其他幫助材料的添加，處理過程在真空環(huán)境下完成，所以不會對處理表面產生污染。
（2）高能量密度與表面薄層集中加熱模式可勝任高熔點、強韌材料的表面高效拋光。
（3）微秒脈沖式工作方法可以減少基體受熱，提高能量利用效率，同時避免材料加工變形。
（4）非接觸工作方法和把持機動的電子束源合適機械化、大面積的表面處理。
（5）處理層形成具有高強和耐蝕的顯微組織，提高材料的表面性能。
4.利用前景
利用脈沖高能束技巧的這種拋光強化復合處理方法符合主動化、高效、節(jié)能和環(huán)保等現(xiàn)代高技巧研究的發(fā)展請求。發(fā)展這種具有自主知識產權的模具電拋光強化技巧，可以提高我國的模具加工和應用程度，以迎接高新材料范疇發(fā)展的需求和挑釁。 耐磨焊條
大連理工大學三束材料改性國家重點實驗室郝勝智先生
大連理工大學三束材料改性國家重點實驗室于1996年率先引進俄產強流脈沖電子束設備Nadezhda-2型，開端在強流脈沖電子束表面改性工藝及機理研究、復合工藝摸索、新型裝置研制以及合作研究實用技巧等方面開展研究工作。通過消化接收和自主創(chuàng)新，目前已開發(fā)出國內首臺強流脈沖電子束處理系統(tǒng)，重要參數(shù)包含：脈沖電子束能量可調節(jié)范疇1～10J/cm2；束斑穩(wěn)固傳輸間隔20～40cm；具有脈寬穩(wěn)固的陽極等離子體源；三維電控真空工作臺加工范疇30cm×30cm×20CM。

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