模具熱(rè)處理技術發展現狀及趨勢(shì)分析
模具熱處理是保證模具(jù)性能的重要工藝(yì)過程,對模具的製造精度、模具的強度(dù)、模具的(de)工作壽命、模具的製造成本等有(yǒu)著直接的影響。20世紀80年(nián)代以來,國際模具(jù)熱處理技術(shù)發展較快的領域是真(zhēn)空熱處理技術、模具的表麵強化技術和模具材料(liào)的預硬化技術。
模具的真空熱處理:真空(kōng)熱處理技術是近些年發展起來的一種新型(xíng)的熱處理技術,它所(suǒ)具備的特點,正是模具製造(zào)中所迫切需要的,比如防止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣,消除氫脆,從而提高材料(零(líng)件)的塑(sù)性、韌性和疲勞強度。真空加(jiā)熱緩慢、零件內外溫差較(jiào)小等因素,決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。
模具真空熱處理中主要應用的(de)是(shì)真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回(huí)火。為保持(chí)工件(如模具(jù))真(zhēn)空加熱的優(yōu)良特性,冷卻劑和冷卻工(gōng)藝(yì)的選擇及製定非常重要,模具淬(cuì)火過程主要采用油冷(lěng)和氣冷。對於熱處理後(hòu)不(bú)再進行機械加工的模具工作麵,淬火後盡可能采用真(zhēn)空回火,特別是真空(kōng)淬火的工件(模(mó)具(jù)),它可以提高與(yǔ)表麵質量相(xiàng)關的(de)機械性能,如疲勞性能(néng)、表麵(miàn)光亮度、耐腐蝕性(xìng)等。
熱處理過程的計算機模擬(nǐ)技術的成功開發(fā)和應用,使得模具的智能(néng)化熱處理成為可能(néng)。由於模具生產的小(xiǎo)批量(甚至(zhì)是單件)、多品(pǐn)種的特性,以及對熱處(chù)理性能要求高和不允許出現廢品的特點,又使得(dé)模具的智能化熱處理成為必須。國外工業發達國(guó)家,如美國、日本等,在真空高壓氣淬方麵,發展的也很快,主要針對目標也是模具。
模具的表麵處理:模具在(zài)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,其表麵性(xìng)能對模(mó)具的工作性(xìng)能和使用壽命(mìng)至關重要。模具(jù)的表麵處理技術,是通過表麵塗覆、表麵改性或複(fù)合處理技術,改(gǎi)變模具表麵的形態、化學成分、組織結構和應力狀態,以獲得所需表麵性能的係統(tǒng)工程。目前在模具製造中(zhōng)應用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。
由於(yú)滲氮技術可形成優良性能的(de)表麵,並且滲氮工藝與(yǔ)模具鋼的(de)淬火工藝有(yǒu)良(liáng)好的協調(diào)性,同時滲(shèn)氮溫度低,滲氮後不需激烈冷卻,模具的變形極小,因此模(mó)具的表麵強(qiáng)化是采用滲氮技術較早(zǎo),也(yě)是應用最廣泛的。
模具滲碳是為了提高模具的整體(tǐ)強韌性,即模具的工作表麵具有高的強(qiáng)度和(hé)耐磨性。硬化膜沉積技術目前(qián)較成熟的是cvd、pvd。模(mó)具自上個世紀80年代開始采用塗覆硬(yìng)化膜技術。目前的技術條(tiáo)件下,硬化膜(mó)沉(chén)積技術(主要是設備)的(de)成(chéng)本較高,仍然隻在一些精密(mì)、長壽命模具上應用(yòng),如果采用建(jiàn)立熱處理中(zhōng)心的方式,則塗覆硬化膜(mó)的(de)成本會大大降低,更多的模具如果采用(yòng)這一技術,可(kě)以整體提高我國的模具(jù)製造水平。
自上個世紀70年代開(kāi)始,國際上就(jiù)提出預硬化的想法,但由於加工機床(chuáng)剛度和切削刀具的製約,預硬化的硬度無法達到模具的使用(yòng)硬度,所以預硬化技術(shù)的(de)研發投(tóu)入不大。隨著加工機床和切削刀具性能的提高,模具材料(liào)的預硬化技術開發速度加快(kuài),到上(shàng)個世紀80年代,國際上工業發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)。
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