模具的制造成本:作為模具制造過程的中間環(huán)節(jié)或最終工序小赋,熱處理造成的開裂础健、變形超差及性能超差熟排,大多數情況下會使模具報廢肺灭,即使通過修補仍可繼續(xù)使用,也會增加工時筏餐,延長交貨期开泽,提高模具的制造成本。
正是熱處理技術與模具質量有十分密切的關聯性魁瞪,使得這二種技術在現代化的進程中穆律,相互促進,共同提高导俘。近年來峦耘,國際模具熱處理技術發(fā)展較快的領域是真空熱處理技術、模具的表面強化技術和模具材料的預硬化技術旅薄。
一辅髓、模具的真空熱處理技術
真空熱處理技術是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術,它所具備的特點少梁,正是模具制造中所迫切需要的洛口,比如防止加氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣,消除氫脆绍弟,從而提高材料(零件)的塑性霸碰、韌性和疲勞強度。真空加熱緩慢郁表、零件內外溫差較小等因素匣描,決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。
按采用的冷卻介質不同罕腿,真空淬火可分為真空油冷淬火桶眠、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火看群。模具真空熱處理中主要應用的是真空油冷淬火沦煤、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(yōu)良特性涯锅,冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要寇祈,模具淬火過程主要采用油冷和氣冷。
對于熱處理后不再進行機械加工的模具工作面漱南,淬火后盡可能采用真空回火勋崇,特別是真空淬火的工件(模具),它可以提高與表面質量相關的機械性能笔喉。如疲勞性能取视、表面光亮度、腐蝕性等常挚。
熱處理過程的計算機模擬技術(包括組織模擬和性能預測技術)的成功開發(fā)和應用作谭,使得模具的智能化熱處理成為可能。由于模具生產的小批量(甚至是單件)奄毡、多品種的特性折欠,以及對熱處理性能要求高和不允許出現廢品的特點,又使得模具的智能化處理成為必須吼过。模具的智能化熱處理包括:明確模具的結構锐秦、用材、熱處理性能要求:模具加熱過程溫度場那先、應力場分布的計算機模擬农猬;模具冷卻過程溫度場、相變過程和應力場分布的計算機模擬售淡;加熱和冷卻工藝過程的仿真斤葱;淬火工藝的制定;熱處理設備的自動化控制技術揖闸。國外工業(yè)發(fā)達國家帮廉,
如美國徽榄、日本等,在真空高壓氣淬方面闲耿,已經開展了這方面的技術研發(fā)胰薪,主要針對目標也是模具。
二减组、模具的表面處理技術
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蓄士,其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關重要。這些表面性能指:耐磨損性能哆卓、耐腐蝕性能肋漏、摩擦系數、疲勞性能等岂苏。這些性能的改善茶黄,單純依賴基體材料的改進和提高是非常有限的,也是不經濟的限禀,而通過表面處理技術崔败,往往可以收到事半功倍的效果,這也正是表面處理技術得到迅速發(fā)展的原因姥芥。
模具的表面處理技術兔乞,是通過表面涂覆、表面改性或復合處理技術撇眯,改變模具表面的形態(tài)报嵌、化學成分虱咧、組織結構和應力狀態(tài)熊榛,以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。從表面處理的方式上腕巡,又可分為:化學方法玄坦、物理方法物理化學方法和機械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術不斷涌現绘沉,但在模具制造中應用較多的主要的滲氮煎楣、滲碳和硬化膜沉積。
滲氮工藝有氣體滲氮车伞、離子滲氮择懂、液體滲氮等方式.每一種滲氮方式中,都有若干種滲氮技術关读,可以適應不同鋼種不同工件的要求蝶映。由于滲氮技術可形成優(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)調够戒,同時滲氮溫度低滲氮后不需激烈冷卻擦斑,模具的變形極小,因此模具的表面強化是采用滲氮技術較早,也是應用最廣泛的才昔。
模具滲碳的目的谓蹂,主要是為了提高模具的整體強韌性,即模具的工作表面具有高的強度和耐磨性峰礁。由此引入的技術思路是漠恰,用較低級的材料,即通過滲碳淬火來代替較高級別的材料鞠洪,從而降低制造成本自驹。
硬化膜沉積技術目前較成熟的是CVD、PVD苔寝。為了增加膜層工件表面的結合強度肤叼,現在發(fā)展了多種增強型CVD、’PVI)技術竹祷。硬化膜沉積技術最早在工具(刀具谈跛、刃具、量具等)上應用塑陵,效果極佳感憾,多種刀具已將涂覆硬化膜作為標準工藝。模具自上個世紀80年代開始采用涂覆硬化膜技術令花。目前的技術條件下阻桅,硬化膜沉積技術(主要是設備)的成本較高,仍然只在一些精密兼都、長壽命模具上應用嫂沉,如果采用建立熱處理中心的方式,則涂覆硬化膜的成本會大大降低扮碧,更多的模具如果采用這一技術趟章,可以整體提高我國的模具制造水平。
三慎王、模具材料的預硬化技術
模具在制造過程中進行熱處理是絕大多數模具長時間沿用的一種工藝蚓土,白上個世紀70年代開始,國際上就提出預硬化的想法偿股,但由于加工機床剛度和切削刀具的制約澄俘,預硬化的硬度無法達到模具的使用硬度,所以預硬化技術的研發(fā)投入不大堤麻。隨著加工機床和切削刀具性能的提高酸儿,模具材料的預硬化技術開發(fā)速度加快,到上個世紀80年代峡稿,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)哀呕。我國在上世紀90年代中后期開始采用預硬化模塊(主要用國外進口產品)膊许。
模具材料的預硬化技術主要在模具材料生產廠家開發(fā)和實施。通過調整鋼的化學成分和配備相應的熱處理設備支捍,可以大批量生產質量穩(wěn)定的預硬化模塊拭秃。我國在模具材料的預硬化技術方面,起步晚抗稿,規(guī)模小蔓献,目前還不能滿足國內模具制造的要求。
采用預硬化模具材料基公,可以簡化模具制造工藝幅慌,縮短模具的制造周期,提高模具的制造精度轰豆∫任椋可以預見,隨著加工技術的進步酸休,預硬化模具材料會用于更多的模具類型骂租。
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