本篇文章給大家談?wù)劶す馊鄹矇鸿T模具，以及激光熔覆耐磨對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄：

• 1、模具修復(fù)的四種方式
• 2、壓鑄模、沖壓模、五金模有什么區(qū)別?
• 3、學(xué)壓鑄模好，還是塑膠模好
• 4、壓鑄模都有哪些作用？
• 5、什么是激光表面處理
• 6、求模具新工藝與新技術(shù)的報(bào)告，3000字左右，可以發(fā)到我的郵箱364261336@qq.com

模具修復(fù)的四種方式

氬弧焊修復(fù)

利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護(hù)電弧來進(jìn)行焊接的。目前氬弧焊是常用的方法，可適用于大部分主要金屬，包括碳鋼、合金鋼。溶化極惰性氣體保護(hù)焊適用于不銹鋼、鋁、鎂、銅、鈦、鋯及鎳合金，由于價(jià)格低，被廣泛用于模具修復(fù)焊，但焊接熱影響面積大、焊點(diǎn)大等缺點(diǎn)，目前在精密模具修補(bǔ)方面已逐步補(bǔ)激光焊所代替。

模具修補(bǔ)機(jī)修復(fù)

模具修補(bǔ)機(jī)是修復(fù)模具表面磨損、加工缺陷的高新設(shè)備。模具修補(bǔ)機(jī)強(qiáng)化模具壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益好?？梢詰?yīng)用各種鐵基合金(碳鋼、合金鋼、鑄鐵)、鎳基合金等各種金屬材料模具及工件的表面強(qiáng)化及修復(fù)并大幅提高使用壽命。

1.模具修補(bǔ)機(jī)的原理

其是利用高頻電火花放電原理，對(duì)工件進(jìn)行無熱堆焊來修補(bǔ)金屬模具的表面缺陷與磨損，主要特點(diǎn)是熱影響區(qū)域小，模具修復(fù)后不會(huì)變形，不用退火，無應(yīng)力集中，不出現(xiàn)裂紋，保證了模具的`完好性;也可以利用它的強(qiáng)化功能對(duì)模具工件進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，滿足模具的耐磨性、耐熱性、耐蝕性等性能要求。

2.應(yīng)用范圍

模具修補(bǔ)機(jī)可用于機(jī)械、汽車、輕工、家電、石油、化工及電力等行業(yè)，用于熱擠壓模具、溫?cái)D壓膜具、熱鍛摸、軋輥以及關(guān)鍵零件等的修復(fù)與表面強(qiáng)化處理。

例如，可應(yīng)用ESD—05型電火花堆焊修復(fù)機(jī)對(duì)磨損、碰傷、劃痕的注射模補(bǔ)焊，以及對(duì)壓鑄模如鋅鋁壓鑄模的銹蝕、脫落、損傷修復(fù)。機(jī)器功率900W，輸入電壓AC220V，頻率50~500Hz，電壓范圍20~100V，輸出百分比10%~100%。

電刷鍍修復(fù)

電刷鍍技術(shù)是采用一種專用直流電源設(shè)備，電源的正極接鍍筆，作為刷鍍時(shí)的陽(yáng)極;電源的負(fù)極接工件，作為刷鍍時(shí)的陰極，鍍筆通常采用高純細(xì)石墨塊作為陽(yáng)極材料，石墨塊外面裹上棉花和耐磨的滌棉套。

工作時(shí)，電源組件調(diào)整到合適的電壓，并使浸滿鍍液得鍍筆以一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度在被修復(fù)工件表面接觸的部位，鍍液中的金屬離子在電場(chǎng)力的作用下擴(kuò)散到工件表面上，在表面上獲得電子還原成金屬原子，從而這些金屬原子沉積結(jié)晶形成鍍層，也就是在被修復(fù)塑料模具型腔工作面上獲得所需要的均勻沉積層。

等離子堆焊機(jī)，等離子噴焊機(jī)，軸堆焊修復(fù)

激光堆焊修復(fù)

激光焊是利用大功率相干單色光子流聚焦而成得激光束為熱源進(jìn)行的焊接。這種焊接方法通常有連續(xù)功率激光焊和脈沖功率激光焊。激光焊優(yōu)點(diǎn)是不需要在真空中進(jìn)行，缺點(diǎn)則是穿透力不如電子束焊強(qiáng)。激光焊時(shí)能進(jìn)行精確的能量控制，因而可以實(shí)現(xiàn)精密器件的焊接。它能應(yīng)用于很多金屬，特別是能解決一些難焊金屬及異種金屬的焊接。目前已廣范用于模具的修復(fù)。

激光熔覆技術(shù)

激光表面熔敷技術(shù)，是在激光束作用下，將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化，光束移開后自激冷卻形成稀釋率極低、與基體材料呈冶金結(jié)合的表面涂層，從而顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等的一種表面強(qiáng)化方法。

如，對(duì)60#鋼進(jìn)行碳鎢激光熔覆后，硬度最高達(dá)2200HV以上，耐磨損性能為基體60#鋼的20倍左右。在Q235鋼表面激光熔覆CoCrSiB合金后，將其耐磨性與火焰噴涂的耐蝕性進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)前者的耐蝕性明顯高于后者。

激光熔覆，按送粉工藝的不同可分為兩類：粉末預(yù)置法和同步送粉法。兩種方法效果相似，同步送粉法具有易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，激光能量吸收率高，無內(nèi)部氣孔，尤其熔覆金屬陶瓷，可以顯著提高熔覆層的抗開裂性能，使硬質(zhì)陶瓷相可以在熔覆層內(nèi)均勻分布等優(yōu)點(diǎn)。

激光熔覆具有的特點(diǎn)

(1)冷卻速度快(高達(dá)106K/s)，屬于快速凝固過程，容易得到細(xì)晶組織或產(chǎn)生平衡態(tài)所無法得到的新相，如非穩(wěn)相、非晶態(tài)等;

(2)涂層稀釋率低(一般小于5%)，與基體呈牢固的冶金結(jié)合或界面擴(kuò)散結(jié)合，通過對(duì)激光工藝參數(shù)的調(diào)整，可以獲得低稀釋率的良好涂層，并且涂層成分和稀釋度可控;

(3)熱輸入和畸變較小，尤其是采用高功率密度快速熔覆時(shí)，變形可降低到零件的裝配公差內(nèi);

(4)粉末選擇幾乎沒有任何限制，特別是在低熔點(diǎn)金屬表面熔敷高熔點(diǎn)合金;

(5)熔覆層的厚度范圍大，單道送粉一次涂覆厚度在0.2-2.0mm;

(6)能進(jìn)行選區(qū)熔敷，材料消耗少，具有卓越的性價(jià)比;

(7)光束瞄準(zhǔn)可以使難以接近的區(qū)域熔敷;

(8)工藝過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，很適合常見易損件的磨損修復(fù)。

壓鑄模、沖壓模、五金模有什么區(qū)別?

一、三者的組成不同：

1、壓鑄模的組成：

（1）定模：固定在壓鑄機(jī)定模安裝板上，有直澆道與噴嘴或壓室聯(lián)接。

（2）動(dòng)模：固定在壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板上，并隨動(dòng)模安裝板作開合模移動(dòng)合模時(shí)，閉合構(gòu)成型腔與澆鑄系統(tǒng)，液體金屬在高壓下充滿型腔；開模時(shí)，動(dòng)模與定模分開，借助于設(shè)在動(dòng)模上的推出機(jī)構(gòu)將鑄件推出。

2、沖壓模的組成：

盡管各類沖壓模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，組成模具的零件又多種多樣，但總是分為上模和下模。上模一般通過模柄固定在壓力機(jī)的滑塊上，并隨滑塊一起沿壓力機(jī)導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，下模固定在壓力機(jī)的工作臺(tái)上。

3、五金模的組成：

模具內(nèi)部料帶切斷后向兩個(gè)或者兩個(gè)以上方向運(yùn)動(dòng)的叫級(jí)進(jìn)模；料帶送料在模具內(nèi)部完成的叫自動(dòng)連續(xù)模；在一個(gè)沖壓生產(chǎn)鏈上用不同工藝的沖壓模具用機(jī)械手或其他自動(dòng)化設(shè)施，采用模具或者零件移動(dòng)完成工件沖壓加工額定模具叫多工位模。

二、三者的概述不同：

1、壓鑄模的概述：壓鑄是壓力鑄造的簡(jiǎn)稱。它是將液態(tài)或半液態(tài)金屬，在高壓作用下，以高速度填充壓鑄模具型腔，并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的一種方法。使用的壓鑄模具，稱為壓鑄模。

2、沖壓模的概述：沖壓模是在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。

3、五金模的概述：五金模具是在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具，通過壓力把金屬材料制出所需形狀的零件或制品，這種專用工具統(tǒng)稱為五金模具。

三、三者的分類不同：

1、壓鑄模的分類：

（1）型腔：外表面直澆道（澆口套）。

（2）型芯：內(nèi)表面內(nèi)澆口。

2、沖壓模的分類：

（1）單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。

（2）復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

（3）級(jí)進(jìn)模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。

（4）傳遞模 綜合了單工序模和級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，利用機(jī)械手傳遞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3、五金模的分類：

（1）沖裁模：沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

（2）彎曲模：使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。

（3）拉深模：是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。

（4）成形模：是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。

參考資料來源：百度百科-壓鑄模

參考資料來源：百度百科-五金模

參考資料來源：百度百科-五金模具

參考資料來源：百度百科-沖壓模

參考資料來源：百度百科-沖壓模具

學(xué)壓鑄模好，還是塑膠模好

當(dāng)然學(xué)塑膠模！

塑膠模具和壓鑄模具原理是一樣的，只是模具的材料和打的料不一樣而已！模具的設(shè)計(jì)原理都是一樣的，差別很微小，主要是一些設(shè)計(jì)參數(shù)的變化?，F(xiàn)在市場(chǎng)上主流的是塑料件，其次是壓鑄件。

為什么推薦你學(xué)塑膠模？因?yàn)樗苣z模具結(jié)構(gòu)多數(shù)比較復(fù)雜，中型或者民營(yíng)企業(yè)都有這方面的大量需求。而壓鑄模具你要想學(xué)到復(fù)雜的....那只能到大型企業(yè)或者知名的壓鑄模具生產(chǎn)廠家了！現(xiàn)在最復(fù)雜的壓鑄模具就是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋，要想設(shè)計(jì)這些東西，沒個(gè)本科模具專業(yè)畢業(yè)且有十年以上大型壓鑄模具工作經(jīng)驗(yàn)的你想都別想！

塑膠模具學(xué)三年（當(dāng)然必須肯學(xué)并且有人帶，或者老板給你提供很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)），工資不會(huì)低于6000.

壓鑄模都有哪些作用？

壓鑄是壓力鑄造的簡(jiǎn)稱。它是將液態(tài)或半液態(tài)金屬，在高壓作用下，以高速度填充壓鑄模具型腔，并在壓力下快速凝固而獲得鑄件的一種方法。使用的壓鑄模具，稱為壓鑄模。壓鑄時(shí)常用壓力是從幾兆帕至幾十兆帕，填充初始速度在(0.5～70)m/s范圍內(nèi)。因此，高壓和高速是壓鑄的重要特征。

壓鑄模在壓鑄生產(chǎn)過程中所起的重要作用是：

①?zèng)Q定鑄件的形狀和尺寸的精度；

②已定的澆口系統(tǒng)（特別是澆口位置）決定著熔融金屬的填充狀況；

③已定的排溢系統(tǒng)影響熔融金屬的填充條件；

④模具的強(qiáng)度限制著壓射比壓的最大限度；

⑤影響操作的效率；

⑥控制和調(diào)節(jié)壓鑄過程的熱平衡；

⑦鑄件取出時(shí)的質(zhì)量（如變形等）；

⑧模具成形表面的質(zhì)量既影響鑄件質(zhì)量，又影響涂料噴涂周期，更影響取出鑄件的難易程度。

由此可見；鑄件的形狀和精度、表面要求和內(nèi)部質(zhì)量、生產(chǎn)操作的順利程度等方面，常常是與壓鑄模的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造質(zhì)量有直接關(guān)系的。更重要的是模具設(shè)計(jì)并制造好以后，可以再修改的程度就不大了，上述的作用與鑄件質(zhì)量的關(guān)系也就相對(duì)地固定了。這就是模具的設(shè)計(jì)和制造一定要建立在與壓鑄工藝要求相適應(yīng)的基礎(chǔ)上的緣故。因此，在某種程度上來說，壓鑄模與壓鑄工藝、生產(chǎn)操作存在著極為密切而又互為制約、互相影響的特殊關(guān)系。其中，壓鑄模的設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上則是對(duì)生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的各種因素的預(yù)計(jì)的綜合反映。所以，在設(shè)計(jì)的過程中，必須通過分析鑄件結(jié)構(gòu)、熟悉操作過程、了解工藝參數(shù)能夠施行的可能程度、掌握在不同情況下的填充條件以及考慮到對(duì)經(jīng)濟(jì)效果的影響等等步驟，才能設(shè)計(jì)出合理的、切合實(shí)用并能滿足生產(chǎn)要求的壓鑄模。

什么是激光表面處理

激光表面處理是使用激光束進(jìn)行加熱，使工件表面迅速熔化一定深度的薄層，同時(shí)采用真空蒸鍍、電鍍、離子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面，在激光照射下使其與基體金屬充分融合，冷凝后在模具表面獲得厚度為10～1000m具有特殊性能的合金層，冷卻速度相當(dāng)于激冷淬火。如在H13鋼表面采用激光快速熔融工藝進(jìn)行處理，熔區(qū)具有較高的硬度和良好的熱穩(wěn)定性，抗塑性變形能力高，對(duì)疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展有明顯的抑制作用。最近，薩哈和達(dá)霍特若采用在H13基材上進(jìn)行激光熔覆VC層的方法，研究表明，獲得的模具表面實(shí)質(zhì)是連續(xù)、致密無孔的VC鋼復(fù)合覆層，它不僅有很強(qiáng)的在600℃下的氧化抗力，而且有很強(qiáng)的抗熔融金屬還原的能力〔19〕。23電火花沉積金屬陶瓷工藝在表面改性技術(shù)的不斷發(fā)展中，出現(xiàn)了一種電火花沉積工藝。該工藝在電場(chǎng)作用下，在母材表面產(chǎn)生瞬間高溫、高壓區(qū)，同時(shí)滲入離子態(tài)的金屬陶瓷材料，形成表面的冶金結(jié)合，而母材表面也同時(shí)發(fā)生瞬間相變，形成馬氏體和微細(xì)奧氏體組織〔20〕。這種工藝不同于焊接，也不同于噴鍍或者元素滲入，應(yīng)該是介于兩者之間的一種工藝。它很好地利用了金屬陶瓷材料的高耐磨、耐高溫、耐腐蝕的特性，而且工藝簡(jiǎn)單，成本較低廉。是壓鑄模具表面處理的一條新路。

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模具表面強(qiáng)化新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

0 引言

模具在使用過程中往往承受著各種形式的復(fù)雜

應(yīng)力,模具的表面更是處在較大、較復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)

下,其工作條件尤為惡劣。模具的失效和破壞,是發(fā)

生在表面或由表面開始,因此,模具表面性能的優(yōu)劣

將直接影響模具的使用及壽命。實(shí)踐證明,提高模

具性能的有效途徑除選擇正確的加工方法、模具材

料外,關(guān)鍵在于正確選擇熱處理方法和表面處理工

藝。模具表面處理是提高模具質(zhì)量的重要基礎(chǔ)工藝

之一[ 1 ] 。

隨著我國(guó)汽車、家電工業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)模具工

業(yè)提出了更高的要求,如何提高模具的加工質(zhì)量和

使用壽命,一直是人們不斷探索的課題。而表面強(qiáng)

化技術(shù)以其廣泛的功能性,良好的環(huán)保性以及巨大

的增效性,正逐步成為提高模具質(zhì)量和使用壽命的

重要途徑。目前,隨著表面技術(shù)的不斷完善,在原有

常規(guī)的表面強(qiáng)化的基礎(chǔ)上,一大批實(shí)用、有效的表面

強(qiáng)化新技術(shù)相繼得以開發(fā)和利用,并逐步推廣應(yīng)用

于模具制造中。而且隨著稀土應(yīng)用的不斷擴(kuò)大以及

復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新型表面工程技術(shù)

也將進(jìn)一步推動(dòng)模具制造領(lǐng)域中的表面強(qiáng)化技術(shù)的

發(fā)展[ 2 ] 。

1 模具表面強(qiáng)化技術(shù)的分類

模具的表面強(qiáng)化處理是指用機(jī)械、物理或化學(xué)

方法對(duì)模具工作表面進(jìn)行改性或覆層等處理,使模

具在保證高的強(qiáng)韌性基礎(chǔ)上,不僅具有更高的強(qiáng)度、

硬度、耐磨性,同時(shí)獲得優(yōu)異的抗疲勞、抗咬合、抗粘

著、抗擦傷、耐腐蝕、抗高溫氧化等性能的處理方法,

如表面淬火、化學(xué)熱處理等。

模具的表面強(qiáng)化處理在不同文獻(xiàn)上往往有不同

的分類方法,如有按目的和作用分為表層化學(xué)成分

及組織結(jié)構(gòu)改變型和表面物質(zhì)保護(hù)型兩大類的;有

按處理溫度分為低、中、高三大類的;有按原理分為

物理表面處理法、化學(xué)表面處理法、表面覆層處理

法。本文按其強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行多層次分類,只對(duì)幾種

表面強(qiáng)化新技術(shù)進(jìn)行介紹,而對(duì)文獻(xiàn)上報(bào)道較多的

常規(guī)表面強(qiáng)化處理技術(shù)不予復(fù)述[ 3 ] 。

1. 1 模具表面熱噴涂技術(shù)

熱噴涂大致分為火熱噴涂、電弧噴涂、等離子噴

涂、激光噴涂、電熱熱源噴涂以及“冷噴”。在生產(chǎn)中

應(yīng)用的主要是等離子噴涂( 48% )和高速火焰噴涂

(25% ) 。在模具上采用熱噴涂金屬陶瓷涂層強(qiáng)化表

面,可提高其硬度、抗黏性、抗沖擊、耐磨和抗冷熱疲

勞等[ 4 ] 。

采用熱噴涂方法制造塑料模具起源于20世紀(jì)

40年代。經(jīng)過幾十年的研究和開發(fā),這項(xiàng)技術(shù)在發(fā)

達(dá)國(guó)家已得到了較多的應(yīng)用。美國(guó)的TAFA公司最

早成功地使用電弧噴涂鋅合金涂層制作了大型的汽

車塑料內(nèi)飾件模具。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)在國(guó)內(nèi)率先開發(fā)

和應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù),使用該技術(shù)為沈陽(yáng)餅干廠制造

了一個(gè)在1200 mm 800 mm 工作面上有14 套快餐

飯盒的吸塑模具,模具的制造僅花費(fèi)一周時(shí)間。山

東省煙臺(tái)機(jī)械工藝研究所用電弧噴涂鋅基合金快速

制造模具的方法制造汽車方向盤的模具,和投影面

積為1900 mm 1200 mm的,帶有立體裝飾花紋的,

以塑代木的床頭模具,提前了幾個(gè)月交貨。西安交

通大學(xué)將快速原形技術(shù)與熱噴涂鋅基合金涂層技術(shù)

結(jié)合,制造了生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩的拉延模具和節(jié)水

滲灌設(shè)備中的節(jié)水滴管注射模具,已用于生產(chǎn)[ 5 ] 。

另外,各種熱作模具、壓鑄模具以及粉末冶金模

具等,不僅在較高的溫度環(huán)境下工作,而且遭受磨

損、擠壓、沖擊及冷熱疲勞作用,可噴涂某些鈷基自

熔合金、Ni或A I以及陶瓷來提高耐熱磨損性能。如

用工具鋼加工制成的高熔點(diǎn)金屬(鋁、鈮、鎢及其合

金)的熱擠壓模,擠壓溫度在1320 ℃以上,只能進(jìn)行

一次作業(yè),而擠壓材料因表面被模面合金化而變質(zhì),

同時(shí)由于模具的磨損、擠壓材在長(zhǎng)度方向上直徑與

斷面形狀發(fā)生很大變化,噴0. 5～1. 0 mm的氧化鋁

涂層后,擠壓溫度可達(dá)1650 ℃。噴涂氧化鋯涂層,

擠壓溫度可達(dá)2370 ℃,模具工作壽命可延長(zhǎng)5～10

倍。

1. 2 離子注入技術(shù)

離子注入技術(shù)是利用離子源中產(chǎn)生的帶電離子

(氣體和金屬離子)在高壓電場(chǎng)的作用下,以極大的

速度入射到待處理的工件材料表面。在這個(gè)過程中

將引起金屬表層的成分和結(jié)構(gòu)的變化以及原子環(huán)境

和電子組態(tài)等微觀狀態(tài)的擾動(dòng),使金屬表面發(fā)生物

理、化學(xué)和力學(xué)性能的變化,有效地提高工件表面的

硬度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞等多種性能,最終

提高工件的使用壽命。離子注入工藝是在離子注入

機(jī)中進(jìn)行的。它將預(yù)先選擇的注入元素,在注入機(jī)

的離子源中離化后,再將離子從離子源引出,經(jīng)高壓

電場(chǎng)加速,使其獲得很高的能量,然后打入真空室中

的金屬(固體靶)中,使金屬表面層實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化[ 6, 7 ] 。

由于離子注入后既不改變模具基體表面的幾何

尺寸,又能形成與基體完全結(jié)合的表面合金,不存在

因明顯的分界面而產(chǎn)生剝落的問題。同時(shí)由于大量

離子(如氮、碳、硼、鉬等)的注入可使模具基體表面

產(chǎn)生明顯的硬化效果,大大降低了摩擦因數(shù),顯著地

提高了模具表面的耐磨性、耐腐蝕性、以及抗疲勞等

多種性能。因此近年來離子注入技術(shù)在模具領(lǐng)域

中,如沖裁模、拉絲模、擠壓模、拉伸模、塑料模等都

得到了廣泛應(yīng)用,其平均壽命提高了2～10倍。

目前,離子注入技術(shù)在模具應(yīng)用上還存在一些

不足,如離子注入層較薄,小孔處理困難,設(shè)備復(fù)雜

昂貴等,其應(yīng)用受到了一定的限制。

1. 3 激光表面強(qiáng)化技術(shù)

激光用于表面處理的方法多,其中包括:激光相

變硬化(LTH) ,激光表面熔化處理(LSM) ,激光表面

涂覆及合金化(LSC /LSA) ,激光表面化學(xué)氣相沉積

(LCVD) ,激光物理氣相沉積(LPVD ) , 激光沖擊

(LSH)和激光非晶化等,其中已被研究用于提高模

具壽命的方法有激光相變硬化和激光表面熔覆和合

金化。

1. 3. 1 激光相變硬化

激光相變硬化(激光淬火)是利用激光輻照到金

屬表面,使表面以很高的升溫速度迅速達(dá)到相變溫

度,形成奧氏體。當(dāng)激光束離開后,由金屬本身熱傳

導(dǎo)而"自淬火" ,使金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。與傳

統(tǒng)淬火方法相比,激光淬火是在急熱、急冷過程中進(jìn)

行的,溫度梯度高,其淬火層的硬度比普通淬火的硬

度還高15% ～20%。淬硬層深度可達(dá)0. 1 ～2. 5

mm,因而可大大提高模具的耐磨性,延長(zhǎng)模具的使

用壽命。在模具的表面處理中,激光相變硬化得到

了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于CrWMn、Cr12MoV、Cr12、T10A

及CrMo鑄鐵等常用的模具材料,在激光處理后,其

組織性能較常規(guī)熱處理普遍改善。例如, CrWMn鋼

在常規(guī)加熱時(shí)易在奧氏體晶界上形成網(wǎng)狀的二次碳

化物,顯著增加工件脆性,降低沖擊韌性,使用在模

具刃口或關(guān)鍵部位壽命較低。采用激光淬火后可獲

得細(xì)馬氏體和彌散分布的碳化物顆粒,消除網(wǎng)狀,并

獲得最大硬化層深度以及最大硬度1017. 2 HV。

Cr12MoV鋼激光淬火后的硬度、抗塑性變形和抗粘

磨損能力均較常規(guī)熱處理有所提高。對(duì)T8A鋼制造

的凸模和Cr12Mo 鋼制造的凹模,激光硬化層深度

0. 12 mm,硬度1200 HV,壽命提高4～6倍,即由沖

壓2萬件提高到10～14萬件。對(duì)于T10鋼,激光淬

火后可獲得硬度1024 HV、深0. 55 mm的硬化層,對(duì)

于Cr12,激光淬火后可獲得硬度1000 HV、0. 4 mm

的硬化層,使用壽命均得到較大的提高[ 8 ] 。

1. 3. 2 激光熔覆

激光熔覆利用高能激光束( 104 ～106 W / cm2 )

在金屬表面輻照,通過涂覆材料的迅速熔化、擴(kuò)展和

迅速凝固,冷卻速度達(dá)到102～106 ℃/ s。在基材表

面熔覆一層具有特殊物理、化學(xué)或力學(xué)性能的材料,

從而構(gòu)成一種新的復(fù)合材料,以彌補(bǔ)基體所缺少的

高性能。激光熔覆可以根據(jù)工件的工況要求,設(shè)計(jì)

各種熔覆成分的金屬或非金屬,制備耐熱、耐蝕、耐

磨、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆

層。

玻璃模具是玻璃制品的主要成型工具,在使用

過程中頻繁交替地與高溫玻璃熔體接觸,特別是合

縫線處要求較高的耐磨性。文獻(xiàn)[ 9 ]對(duì)玻璃模具進(jìn)

行了激光熔覆處理。并將激光熔覆處理的玻璃模具

在QD6型行列式制瓶機(jī)上進(jìn)行裝機(jī)試驗(yàn)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

對(duì)比考核結(jié)果為:未經(jīng)激光熔覆處理的模具,連續(xù)使

用16～20 h,因合縫線磨損需將模具卸下修理,然后

才可繼續(xù)使用,總使用時(shí)間160～200 h,模具報(bào)廢;

經(jīng)激光熔覆處理的模具,繼續(xù)使用100～120 h后卸

下清理油垢,此時(shí)模具的合縫線完好,不需修理可繼

續(xù)使用,模具總使用時(shí)間在1900～2200 h。

1. 4 氣相沉積技術(shù)

氣相沉積技術(shù)是利用氣態(tài)物質(zhì)(氣相)與模具表

面發(fā)生物理、化學(xué)變化,在模具表面形成具有某些特

殊性能的合金化合物涂層。根據(jù)形成涂層的原理不

同,氣相沉積技術(shù)分為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉

積?；瘜W(xué)氣相沉積按主要特性分類又可分為熱化學(xué)

氣相沉積、低壓氣相沉積、等離子氣相沉積、激光(誘

導(dǎo))氣相沉積、金屬有機(jī)化合物氣相沉積等;物理氣

相沉積可分為真空蒸鍍、濺射鍍膜、離子鍍等[ 10 ] 。

1. 4. 1 物理氣相沉積( PVD)

PVD是把欲涂覆的材料(主要是氮化物或碳化

物)采用物理的方法(如用電子束等熱源加熱沉積材

料,或激光放電) ,使材料蒸發(fā)或離子轟擊模具,形成

鍍層,其中常用的鍍層材料是TiN 和TiC等。它具

有處理溫度低、沉積速度快、無公害等特點(diǎn),十分適

合模具的表面強(qiáng)化, 可大大提高模具的使用壽

命[ 11 ] 。但是, PVD的繞鍍性很差,難以適應(yīng)多孔、有

尖角、形狀復(fù)雜的模具。

1. 4. 2 化學(xué)氣相沉積(CVD)

CVD是利用氣態(tài)物質(zhì)在固態(tài)表面上進(jìn)行化學(xué)反

應(yīng),生成固態(tài)沉積物?；瘜W(xué)氣相沉積TiC的原理是

將工件加熱到900～1200 ℃,使四氯化鈦和模具材

料的碳在材料表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過一定時(shí)間可

生成一層TiC,是超硬耐磨鍍層,是提高模具使用壽

命的有效途徑。如沖壓模、粉末冶金模、陶瓷模、鐵

氧體模、塑料模等進(jìn)行處理均能得到很好的效果。

日本用CVD 技術(shù)來沉積TiC和TiN 于拉伸凹

模,提高壽命8倍。目前模具表面處理中應(yīng)用較多

的是PACVD,鋁型材擠壓模具和精密葉片熱鍛模

具,經(jīng)過處理后,有較好的耐磨性和抗疲勞性,使用

壽命提高一倍,由原來2. 5 t的通料量提高到5 t?，F(xiàn)

在CVD技術(shù)發(fā)展是以等離子體、電子束、激光束、離

子束、微波等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的成就為基礎(chǔ),向著高

效、節(jié)能、控制高度自動(dòng)化、精確化的方向發(fā)展。

1. 5 稀土元素表面強(qiáng)化技術(shù)

在模具表面強(qiáng)化技術(shù)中,稀土元素以其優(yōu)良的

性質(zhì)對(duì)改善模具鋼表層的組織結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)及機(jī)

械性能有著極大的優(yōu)勢(shì)。據(jù)研究表明,在模具表面

強(qiáng)化中,稀土元素有提高滲速(滲速可提高25% ～

30% ,處理時(shí)間可縮短1 /3以上) ,強(qiáng)化表面(稀土元

素具有微合金化作用,能改善表層組織結(jié)構(gòu),強(qiáng)化模

具表面) ,凈化表面(稀土元素與鋼中P、S、As、Sn、

Sb、B i、Pb等低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)發(fā)生作用,形成高熔點(diǎn)

化合物,同時(shí)抑制這些雜質(zhì)元素在晶界上的偏聚,降

低滲層的脆性)等多種功能。

1. 5. 1 稀土碳共滲

Re2C共滲可使?jié)B碳溫度由920～930 ℃降低至

860～880 ℃,減少模具變形及防止奧氏體晶粒長(zhǎng)大;

滲速可提高25%～30% (滲碳時(shí)間縮短1～2 h) ;改

善滲層脆性,使沖擊斷口裂紋形成能量和裂紋擴(kuò)展

能量提高約30%。

1. 5. 2 稀土碳氮共滲

Re2C2N共滲可提高滲速25% ～32% ,提高滲層

顯微硬度及有效硬化層深度;使模具的耐磨性及疲

勞極限分別提高1倍及12%以上;模具耐蝕性提高

15%以上。Re2C2N共滲處理用于5CrMnMo鋼制熱

鍛模,其壽命提高1倍以上。

1. 5. 3 稀土硼共滲

Re2B共滲的耐磨性較單一滲硼提高1. 5～2倍,

與常規(guī)淬火態(tài)相比提高3～4倍,而韌性則較單一滲

硼提高6～7倍;可使?jié)B硼溫度降低100～150 ℃,處

理時(shí)間縮短一半左右。采用Re2B共滲可使Cr12鋼

制拉深模壽命提高5～10倍,沖模壽命提高幾倍至

數(shù)十倍。

1. 5. 4 稀土硼鋁共滲

Re2B2A I共滲所得共滲層,具有滲層較薄、硬度

很高的特點(diǎn),鋁鐵硼化合物具有較高的熱硬性和抗

高溫氧化能力。H13 鋼經(jīng)稀土硼鋁共滲后,鋁擠壓

模使用壽命提高2～3倍,鋁材表面質(zhì)量提高1 ～2

級(jí),顯示出優(yōu)良的使用效果。在使用電鍍刷制備的

Ni2Cu2P2MoS2 的氧化,明顯改善鍍層的減摩性能,提

高抗蝕能力,并使模具型腔面的耐磨壽命延長(zhǎng)近5

倍[ 2 ] 。

1. 6 納米表面工程技術(shù)[ 12～14 ]

納米表面工程是以納米材料和其它低維非平衡

材料為基礎(chǔ),通過特定的加工技術(shù)、加工手段,對(duì)固

體表面進(jìn)行強(qiáng)化、改性、超精細(xì)加工或賦予表面新功

能的系統(tǒng)工程。納米表面工程是在納米科技產(chǎn)生和

發(fā)展的背景下,對(duì)固體表面性能、功能和加工精度要

求越來越高的條件下產(chǎn)生的。納米表面工程技術(shù)是

極具應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛力的。

1. 6. 1 制作納米復(fù)合鍍層

在傳統(tǒng)的電鍍液中加入零維或一維納米質(zhì)點(diǎn)粉

體材料可形成納米復(fù)合鍍層。用于模具的Cr2DNP

納米復(fù)合鍍層,可使模具壽命延長(zhǎng)、精度持久不變,

長(zhǎng)時(shí)間使用鍍層光滑無裂紋。納米材料還可用于耐

高溫的耐磨復(fù)合鍍層。如將n2ZrO2 納米粉體材料加

入Ni2W2B非晶態(tài)復(fù)合鍍層,可提高鍍層550～850 ℃

的高溫抗氧化性能,使鍍層的耐蝕性提高2～3倍,耐

磨性和硬度也都明顯提高。采用Co2DNP納米復(fù)合

鍍層,在500 ℃以上,與Ni基、Cr基Co基復(fù)合鍍層

相比,工件表面的高溫耐磨性能大為提高。在傳統(tǒng)

的電刷鍍?nèi)芤褐?加入納米粉體材料,也可制備出性

能優(yōu)異的納米復(fù)合鍍層。

1. 6. 2 制作納米結(jié)構(gòu)涂層

熱噴涂技術(shù)是制作納米結(jié)構(gòu)涂層的一種極有競(jìng)

爭(zhēng)力的方法。與其它技術(shù)相比,它有許多優(yōu)越性:工

藝簡(jiǎn)單、涂層和基體選擇范圍廣,涂層厚度變化范圍

大、沉積速率快,以及容易形成復(fù)合涂層等等。與傳

統(tǒng)熱噴涂涂層相比,納米結(jié)構(gòu)涂層在強(qiáng)度、韌性、抗

蝕、耐磨、熱障、抗熱疲勞等方面都有顯著改善,且一

種涂層可同時(shí)具有上述多種性能。

2 結(jié)束語

總之,傳統(tǒng)的表面技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而

不斷創(chuàng)新。在電弧噴涂方面,發(fā)展了高速電弧噴涂,

使噴涂質(zhì)量大大提高;在等離子噴涂方面,已經(jīng)研究

出射頻感應(yīng)耦合式等離子噴涂、反應(yīng)等離子噴涂、用

三陰槍等離子噴涂及微等離子噴涂;在高能束方面

發(fā)展了激光或電子束表面熔覆、表面淬火、表面合金

化等技術(shù);在離子注入方面,繼強(qiáng)電流氮離子注入技

術(shù)后,又研究出強(qiáng)流金屬離子注入技術(shù)和金屬等離

子體浸沒注入技術(shù)。在解決產(chǎn)品表面工程問題時(shí),

新興的表面技術(shù)與傳統(tǒng)的表面技術(shù)相互補(bǔ)充,為表

面工程工作者提供了寬廣的選擇余地。進(jìn)入新世紀(jì)

后,我國(guó)的再制造工程發(fā)展迅速,以國(guó)務(wù)院文件、國(guó)

家法規(guī)等形式對(duì)再制造的地位予以肯定。再制造是

廢舊產(chǎn)品高技術(shù)修復(fù)、改造的產(chǎn)業(yè),是維修工程和表

面工程的高級(jí)階段。表面工程的基本特征是綜合、

交叉、復(fù)合、優(yōu)化,研究對(duì)象是材料的“表面”。納米

表面工程是納米材料與傳統(tǒng)表面工程技術(shù)的集成創(chuàng)

新。為了適應(yīng)再制造批量化生產(chǎn)特點(diǎn)的要求,開發(fā)

了以自動(dòng)化納米電刷鍍表面技術(shù)、智能化自修復(fù)表

面技術(shù)為代表的5類自動(dòng)化和智能化表面工程新技

術(shù),適應(yīng)了表面工程的發(fā)展方向和再制造工程的實(shí)

踐需要[ 15 ] 。(下轉(zhuǎn)第59頁(yè))

2 1

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第4期金榮植: 連續(xù)式滲碳爐淬火油冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)

整體性好,故障率低,避免了水冷系統(tǒng)繁瑣的維修與

日常保養(yǎng)工作,大大降低了運(yùn)行費(fèi)用。

(5)安裝方面。原來用的水冷系統(tǒng)龐大,有土建

工程,系統(tǒng)造價(jià)高。由高效空氣冷卻器組成的冷卻

系統(tǒng),空氣冷卻器結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,是一臺(tái)獨(dú)立的

設(shè)備,可以置于室內(nèi)或室外,易于安裝,因此整體冷

卻系統(tǒng)耗資低、方便。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,設(shè)備負(fù)荷率

提高時(shí),只需更換大一些功率的循環(huán)泵,改造相應(yīng)的

管路,再串聯(lián)一個(gè)或并聯(lián)一個(gè)相應(yīng)規(guī)格新的空氣冷

卻器,就可以滿足淬火冷卻的要求。

6 小節(jié)

采用由高效空氣冷卻器組成的連續(xù)式滲碳爐淬

火油冷卻系統(tǒng),經(jīng)過一年多的生產(chǎn)應(yīng)用證明,綜合效

果好,完全可以滿足現(xiàn)代化的熱處理滲碳淬火要求。

完全可以取代原來造價(jià)高、安全性低、淬火質(zhì)量不穩(wěn)

定的傳統(tǒng)式水冷系統(tǒng)。

(1)采用高效空氣冷卻器徹底解決了原淬火油

水冷系統(tǒng)中板式換熱器易漏水問題。而空氣冷卻器

使用安全可靠。

(2)采用高效空氣冷卻器解決了原淬火油水冷

系統(tǒng)中板式換熱器易結(jié)水垢,導(dǎo)致淬火油溫度波動(dòng)

大、產(chǎn)品淬火質(zhì)量穩(wěn)定性較差的問題。

(3)采用空氣冷卻器,節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保。非常適

合當(dāng)前國(guó)家“節(jié)能減排”的要求。2009 年中國(guó)熱協(xié)

已將高效節(jié)能空氣冷卻器定為2009～2011年熱處

理清潔生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)推廣項(xiàng)目。因此,應(yīng)加大力度

推廣使用。

參

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