【編者按】電火花技術(shù)在模具業(yè)廣泛應(yīng)用。表面強(qiáng)化技術(shù)不僅能夠提高模具表面耐磨性及其它性能利花，而且能夠使模具內(nèi)部保持足夠的強(qiáng)韌性抄囚，這對(duì)于改善模具的綜合性能、節(jié)約合金元素绘趋、大幅度降低成本颤陶、充分發(fā)揮材料的潛力以及更好地利用模具新材料都是十分有效的。實(shí)踐證明静冯，表面強(qiáng)化處理是提高工模具質(zhì)量和延長模具使用壽命的重要途徑肿功。

　　模具表面強(qiáng)化處理按其原理可分為化學(xué)熱處理、表面涂覆處理和表面加工強(qiáng)化處理狱鼎。模具表面強(qiáng)化處理的方法多種多樣卸矾，不僅包括傳統(tǒng)的表面淬火技術(shù)(如感應(yīng)淬火、火焰淬火等)篷浅、熱擴(kuò)滲技術(shù)(如滲碳填庄、滲氮婿孟、碳氮共滲、滲金屬等)题琅、熱噴涂技術(shù)孟盅、堆焊技術(shù)和電鍍硬鉻技術(shù)外，還有近20年來迅速發(fā)展起來的激光表面強(qiáng)化技術(shù)歉活、物理氣相沉積技術(shù)(PVD)浴魏、化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)、離子注入技術(shù)等蚯唱。由于激光和電子束等新能源的能量集中文宜、加熱迅速、加熱層薄哗蜈、自激冷卻前标、變形很小、無需淬火介質(zhì)距潘、有利于環(huán)境保護(hù)炼列、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因而在金屬材料特別是模具材料表面強(qiáng)化方面的應(yīng)用越來越廣音比。

　　表面工程技術(shù)應(yīng)用于模具表面俭尖，可達(dá)到如下目的。

　　(1)提高模具表面硬度洞翩、耐磨性稽犁、耐蝕性和抗高溫氧化性能，大幅度提高模具的使用壽命;

　　(2)提高模具表面抗擦傷能力和脫模能力骚亿，提高生產(chǎn)率;

　　(3)采用碳素工具鋼或合金鋼已亥，經(jīng)表面涂層或合金化處理后，可達(dá)到甚至超過高合金化模具材料甚至硬質(zhì)合金的性能指標(biāo)来屠，不僅可以大幅度降低材料成本虑椎，而且可以簡(jiǎn)化模具制造加工工藝和熱處理工藝，降低生產(chǎn)成本囚请。

　　(4)可用于模具的修復(fù)疚傲。尤其是電刷鍍技術(shù)可在不拆卸模具的前提下完成對(duì)模具的修復(fù)，且能保證修復(fù)后的工作面仍有足夠的粗糙度缚扩，因而倍受工程技術(shù)人員的重視痕豺。

　　(5)可用于模具表面的紋飾，以提高其塑料制品的檔次和附加值塑业。

　　1箱仰、表面強(qiáng)化技術(shù)在模具制造和修復(fù)中的應(yīng)用

　　(1)表面形變強(qiáng)化技術(shù)镜踪。

　　表面形變強(qiáng)化可以使模具表面產(chǎn)生冷作硬化低柑，改善模具表面的粗糙度，有效去除電火花加工而產(chǎn)生的表面變質(zhì)層，提高模具的疲勞強(qiáng)度汉统，抗沖擊磨損性能穷歹，從而達(dá)到提高模具使用壽命的目的。主要適用于落料模暂畴、冷沖模段直、冷鐓模和熱鍛模等以疲勞失效形式主的模具。模具經(jīng)噴丸強(qiáng)化后使用使命的提高見表1溶诞。)

　　(2)表面熱擴(kuò)滲技術(shù)鸯檬。

　　用加熱擴(kuò)散的方式使欲滲金屬或非金屬元素滲入模具的表面，形成表面合金層螺垢，從而提高模具表面的耐磨性喧务、耐腐蝕性以及疲勞強(qiáng)度等性能。其突出特點(diǎn)是擴(kuò)滲層與基材之間是靠形成合金來結(jié)合的(即所謂冶金結(jié)合)枉圃，具有很高的結(jié)合強(qiáng)度功茴，這是其它涂層方法如電鍍、噴鍍或化學(xué)鍍孽亲、甚至物理氣相沉積技術(shù)所無法比擬的坎穿。熱擴(kuò)滲技術(shù)又稱為熱滲鍍技術(shù)或化學(xué)熱處理技術(shù)[2-3]。用于熱擴(kuò)滲的元素很多返劲，常用的滲入元素有碳玲昧、氮、硅篮绿、硼酌呆、鋁、釩明疮、鈦忱脆、鎢和硫等，二元乃至多元共滲工藝以及稀土多元共滲工藝正在模具表面強(qiáng)化或改性中發(fā)揮著越來越大的作用儡矫。稀土元素的加入對(duì)改善鋼的表層組織結(jié)構(gòu)圈蔬、物理、化學(xué)及機(jī)械性能都有極大影響角殃。稀土元素具有提高滲速(滲速可提高25%～30%杆谓，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险丧，能改善表層組織結(jié)構(gòu)歼虽，強(qiáng)化模具表面)、凈化表面(稀土元素與鋼中P愧鹊、S而灸、As拐尚、Sn、Sb电湘、Bi隔节、Pb等低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)發(fā)生作用，形成高熔點(diǎn)化合物寂呛，同時(shí)抑制這些雜質(zhì)元素在晶界上的偏聚怎诫，降低滲層脆性等多種功能。例如贷痪，3Cr2W8V鋼制鋁合金壓鑄模經(jīng)900oC×4h稀土硼鋁共滲后幻妓，深層厚度30～40μm，硬度1800～2000HV劫拢，與基體結(jié)合良好涌哲，脆性低;滲層主要由FeAlB和(FeAl)2B相組成，其抗高溫氧化性能尚镰、耐磨性能均優(yōu)于離子氮化和固體滲硼阀圾。生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝生產(chǎn)周期短狗唉，氧化脫碳容易控制初烘，零件變形小，表面光潔度高音哟，使用壽命成倍增長[2]貌授。

　　(3)堆焊技術(shù)。

　　堆焊技術(shù)主要用于制造雙金屬模具和損壞模具的修復(fù)犯渣。在碳素鋼或鑄鋼基體的表面上势嫁，堆焊一層具有特殊性能的表面層，使其達(dá)到耐磨甥轿、耐熱或耐腐蝕的目的水芍，可以節(jié)省大量的貴重金屬，提高材料的使用壽命绿相，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益存裁。一些經(jīng)常在特殊環(huán)境下工作的模具零件，其表面磨損很嚴(yán)重篷低，有的甚至破碎或斷裂郊纱。采用堆焊工藝進(jìn)行修復(fù)，不僅可以節(jié)省大量的貴重材料其种，而且堆焊修復(fù)模具的使用壽命與新制造模具壽命相當(dāng)臼蔼，有的甚至比新模具的使用壽命還長。例如藤树，選用文獻(xiàn)[3]研制的新型冷沖模堆焊焊條浴滴，采用堆焊工藝在普通鑄鐵基體上進(jìn)行了大型修邊模具的堆焊制造和損壞模具的堆焊修復(fù)拓萌，結(jié)果表明，采用新型冷沖模堆焊焊條在灰鐵毛坯上堆焊制造大型修邊模具工藝簡(jiǎn)單巡莹，堆焊模具的使用壽命與工具鋼鑲塊模具的使用壽命相當(dāng)[4]司志。

　　(4)熱噴涂技術(shù)甜紫。

　　熱噴涂是將噴涂材料經(jīng)特定熱源加熱至熔融或半熔融狀態(tài)降宅，通過高速氣流使其霧化并噴射到工件表面，形成耐磨囚霸、耐腐蝕以及抗高溫等特殊性能涂層的一種表面加工方法腰根。特別適合于大型模具以及嚴(yán)重磨損條件下工作的模具。熱作模具不僅在較高的溫度環(huán)境下工作拓型，而且遭受磨損额嘿、擠壓、沖擊及冷熱疲勞作用劣挫，可以選用鈷基自熔合金以及陶瓷來提高耐熱磨損性能册养。例如，用工具鋼制作的高熔點(diǎn)金屬擠壓模险悲，擠壓溫度在1320℃以上時(shí)只能進(jìn)行一次作業(yè)修梭，采用等離子噴涂0.5～1.0mm的氧化鋁涂層后，擠壓溫度可達(dá)1650℃专勇，噴涂氧化鋯涂層纸级，擠壓溫度可達(dá)2370℃，模具的使用壽命可延長5~10倍[5]客洁。表2列出了模具表面熱噴焊工藝的部分實(shí)例描刹。

　　(5)電鍍及化學(xué)鍍技術(shù)。

　　作為模具表面強(qiáng)化技術(shù)垢类，首選鍍鉻層婆崔，它具有耐磨、減摩革襟、耐熱丛铅、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低零短、防咬合等特點(diǎn)壤趴，改善模具表面性能，提高模具壽命功能瑞侮。主要用于塑料模的圆、橡膠模、玻璃模等型腔模的表面硬化半火。鍍硬鉻層既可以作為模具表面的耐磨層越妈，也可以對(duì)舊模具進(jìn)行修復(fù)季俩。例如塑料膜型腔鍍硬鉻或通過鍍硬鉻進(jìn)行修復(fù)后，不僅模具使用壽命延長梅掠，而且壓縮過程中有利于塑料流動(dòng)充滿型腔酌住，便于脫模，塑料件表面光亮阎抒。但電鍍層與鋼的結(jié)合強(qiáng)度有限酪我，以及熱膨脹系數(shù)差異大等問題，不能用于經(jīng)受急冷急熱作用的熱作模且叁。電刷鍍Co-N都哭、Co-Mo鍍層，化學(xué)鍍Ni-P鍍層逞带，Ni-SiC欺矫、Ni-B彌散鍍層等都在模具表面得到了應(yīng)用，提高了模具的使用壽命吱台，多新的特點(diǎn)而被廣泛用于微電子和光電子工業(yè)姥憋，用于沉積多種功能膜層。目前正在耐磨苦爸、耐蝕拼肥、裝飾等領(lǐng)域開展應(yīng)用研究。

　　(6)電火花強(qiáng)化技術(shù)密士。

　　電火花表面強(qiáng)化技術(shù)是利用電火花放電時(shí)釋放的能量把作為火花放電電極的導(dǎo)電材料(如WC成吓、TiC)熔滲進(jìn)模具的表面，起到強(qiáng)化模具表面的作用孙般。模具經(jīng)過電火花強(qiáng)化之后切咸，為了得到所要求的精度，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪ハ骷庸ひ牝迹ハ骱蟛⒉粫?huì)影響強(qiáng)化層的硬度和耐磨性(在保持表面層硬度的條件下)玲崩。磨削后在強(qiáng)化表面會(huì)殘留微孔，將顯著改善配合零件的潤滑條件职鸟，另一方面又可改善耐磨性能盟步。使用壽命可延長數(shù)倍。

　　該方法較其他方法簡(jiǎn)單躏结，效果好却盘，因而它在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。利用電火花裝置媳拴，可強(qiáng)化冷沖模黄橘、壓彎模、拉深模、擠壓模塞关、壓鑄模和某些熱沖抬探、熱鍛模具。一般經(jīng)強(qiáng)化的模具帆赢，可提高使用壽命0.5～2倍[7]小压。

　　(7)激光表面強(qiáng)化技術(shù)。

　　近幾年來椰于，激光熱處理技術(shù)在汽車工業(yè)怠益、工模具工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。它改善金屬材料的耐蝕性抢妈，特別是在模具工業(yè)中呼笨，經(jīng)激光熱處理的模具的組織性能比常規(guī)熱處理有很大的改善恋晃。激光表面強(qiáng)化技術(shù)主要包括激光淬火栖俐、激光熔凝硬化、激光合金化陷立、激光熔覆等肥寺。

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