技術(shù)動(dòng)態(tài):金屬模具表面超硬化處理技術(shù)
一悯周、擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)介紹
1搔确、技術(shù)簡(jiǎn)介
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)是將工件置于特種介質(zhì)中竟秫,經(jīng)擴(kuò)散作用于工件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物層惯雳。
該碳化物層具有極高的硬度,HV可達(dá)1600~3000(由碳化物種類決定)鸿摇,此外曾罕,該碳化物履層與基體冶金結(jié)合,不影響工件表面光潔度皮卸,具有極高的耐磨礼文、抗咬合(粘結(jié))、耐蝕等性能,可大幅度提高工模具及機(jī)械零件的使用壽命繁惦。
2疼尺、與相關(guān)技術(shù)的比較
通過(guò)在工件表面形成超硬化合物膜層的方法,是大幅度提高其耐磨越匕、抗咬合(抗粘結(jié))氛侨、耐蝕等性能,從而大幅度提高其使用壽命的有效而經(jīng)濟(jì)的方法煎敢。目前汞潦,工件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積(PVD),化學(xué)氣相沉積(CVD)盲趟,物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)演徘,擴(kuò)散法金屬碳化物履層技術(shù),其中眼虱,PVD法具有沉積溫度低喻奥,工件變形小的優(yōu)點(diǎn),但由于膜層與基體的結(jié)合力較差捏悬,工藝?yán)@鍍性不好撞蚕,往往難以發(fā)揮超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢(shì)。CVD法具有膜基結(jié)合力好过牙,工藝?yán)@鍍性好等突出優(yōu)點(diǎn)甥厦,但對(duì)于大量的鋼鐵材料而言,其后續(xù)基體硬化處理比較麻煩抒和,稍有不慎,膜層就易破壞彤蔽。因此其應(yīng)用主要集中在硬質(zhì)合金等材料上摧莽。PCVD法沉積溫度低,膜基結(jié)合力及工藝?yán)@鍍性均較PVD法有較大改進(jìn)顿痪,但與擴(kuò)散法相比镊辕,膜基結(jié)合力仍有較大差距,此外由于PCVD法仍為等離子體成膜蚁袭,雖然繞鍍性較PVD法有所改善掸柏,但無(wú)法消除。
由擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)形成的金屬碳化物覆層淆逛,與基體形成冶金結(jié)合椒玖,具有PVD、PCVD無(wú)法比擬的膜基結(jié)合力倒你,因此該技術(shù)真正能夠發(fā)揮超硬膜層的性能優(yōu)勢(shì)胯夏,此外,該技術(shù)不存在繞鍍性問(wèn)題,后續(xù)基體硬化處理方便豆出,并可多次重復(fù)處理囊嘲,使該技術(shù)的適用性更為廣泛。
3吵淌、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)在日本锯帚、歐洲各國(guó)、澳大利亞被处、韓國(guó)等國(guó)應(yīng)用廣泛楞播。據(jù)調(diào)查,許多進(jìn)口設(shè)備上的配套模具大量地使用了該技術(shù)栏尚,這些模具在進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化時(shí)起愈,由于缺乏相應(yīng)的成熟技術(shù),往往使模具壽命低译仗,有些甚至無(wú)法國(guó)產(chǎn)化抬虽。
該技術(shù)國(guó)內(nèi)七十年代就有人研究過(guò),但由于各方面條件的限制纵菌,工藝及設(shè)備往往難以經(jīng)過(guò)批量和長(zhǎng)期生產(chǎn)的考驗(yàn)阐污,使該技術(shù)中的一些實(shí)際存在的問(wèn)題不易暴露或難以解決,往往半途而廢咱圆。我們?cè)谑嗄甑难芯颗c應(yīng)用的過(guò)程中笛辟,對(duì)該技術(shù)存在的工藝、設(shè)備上的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究序苏,并進(jìn)行了有效的改進(jìn)手幢,經(jīng)改進(jìn)后的工藝及成套設(shè)備已能夠滿足長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)的要求,所處理的模具壽命水平達(dá)到進(jìn)口同類模具壽命水平忱详,取得了豐富的各類模具實(shí)際應(yīng)用的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)围来,為大規(guī)模推廣應(yīng)用該技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
4阿座、適用范圍
擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于各類因磨損乃衫、咬合而引起失效的工模具或機(jī)械零件。其中腮哩,因磨損而引起的失效(如沖裁额神,冷鐓,粉末成型等模具)可提高壽命數(shù)倍至數(shù)十倍腻酱;因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷問(wèn)題(如引伸模惑膀,翻邊模等),可以從根本上予以解決烧歹。
適用材料:
模具鋼仑锥,含碳量大于0.3%的結(jié)構(gòu)鋼,鑄鐵,硬質(zhì)合金德州。
二聪弊、不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術(shù)
不銹鋼焊管是在焊管成型機(jī)上,由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成窝革。由于不銹鋼的強(qiáng)度較高购城,且其結(jié)構(gòu)為面心立方晶格,易形成加工硬化虐译,使焊管成型時(shí):一方面模具要承受較大的摩擦力瘪板,使模具容易磨損;另一方面漆诽,不銹鋼板料易與模具表面形成粘結(jié)(咬合)侮攀,使焊管及模具表面形成拉傷。因此厢拭,好的不銹鋼成型模具必須具備極高的耐磨和抗粘結(jié)(咬合)性能兰英。我們對(duì)進(jìn)口焊管模具的分析表明,該類模具的表面處理都是采用超硬金屬碳化物或氮化物覆層處理供鸠。
不銹鋼焊管模具材料一般是由高碳高鉻的Cr12MoV(或SRD11畦贸,D2,DC53)制成楞捂。目前國(guó)內(nèi)普遍采用如下工藝流程制作模具:下料→粗加工→熱處理(高溫淬火加高溫回火)→精加工→氮化→成品(注:為節(jié)省成本薄坏,一般生產(chǎn)廠家現(xiàn)在都省去了鍛造與球化退火兩道耗時(shí),費(fèi)財(cái)工序)寨闹。由于Cr12MoV類材料屬于高碳高鉻合金鋼燕瞭,其原始組織存在很大的成份偏析(這種偏析即使一般的鍛造也無(wú)法消除)。這樣經(jīng)過(guò)熱處理(高淬高回)的模具內(nèi)部組織極不均勻欣骏,宏觀表現(xiàn)為硬度極不均勻(HRC四十幾至六十左右)黎困,再經(jīng)氮化處理,模具表面不均勻性無(wú)法消除烈杠,基體硬度甚至進(jìn)一步降低腻学,實(shí)際使用時(shí)努扶,表現(xiàn)為模具及焊管表面均易拉傷跃百,模具壽命低。
由湖某公司潛心研究的模具表面超硬化處理技術(shù)已成功應(yīng)用于不銹鋼焊管成型模具上晦了。經(jīng)該技術(shù)處理的模具在其表面形成硬度高達(dá)HV3000左右的金屬碳化物層患刻,該碳化物層致密,與基體結(jié)合緊密普统,不影響工件的表面光潔度杠锻,具有極高的耐磨,抗咬合性能,可從根本上解決焊管的拉毛問(wèn)題珍特,減少制管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量祝峻,大幅度提高模具使用壽命,減少售后服務(wù)工作量扎筒。實(shí)踐表明莱找,該技術(shù)具有極高的使用價(jià)值。以下是該工藝處理模具與氮化處理模具的有關(guān)比較嗜桌。
1奥溺、性能:
氮化模具本工藝處理模具
表面硬度:HV700~1000左右HV3000左右
基體硬度:極不均勻HRC58~62HRC40~60
2、工藝流程:
氮化模具:下料→粗加工→熱處理(高淬高回)→精加工→氮化→成品本工藝處理模具:下料→全部加工到位(無(wú)須熱處理)→本工藝處理(基體硬化與表面處理一次完成)骨宠「《ǎ→磨內(nèi)孔→成品由工藝流程可看出,采用本工藝可縮短模具的加工周期层亿。
3桦卒、使用效果:
本工藝處理的模具較氮化模具可從根本上解決焊管的拉毛,從而減少焊管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量(因大量拋光而使管壁減簿)棕所,大幅度提高模具使用壽命闸盔,減少售后服務(wù)工作量。
由湖南某公司開發(fā)的模具表面超硬化處理技術(shù)地垢,在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中得到較廣泛的應(yīng)用满页,由此工藝處理的模具壽命較傳統(tǒng)工藝如氮化有較大幅度的提高,在某些模具性能方面超過(guò)國(guó)外水平尊伟,而價(jià)格僅是國(guó)外同等的1/4~1/10惑拙。
經(jīng)本工藝處理的模具有軋輥,沖頭野疟,彩管系列冷作模具插呜,標(biāo)準(zhǔn)件模具,葉蠟石模具廷碴,銅鋁型材擠壓模具等砾楞,使客戶產(chǎn)生了很高的效益,使模具的性價(jià)比得到質(zhì)的提高就用。
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