模具表面强化方法选用原则

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：选择模具材料强化方法的基本原则为:1)提高模具表面的耐磨性。常见模具渗氮和氮碳共渗的工艺规范见表8-8。表8-8常见模具渗氮和氮碳共渗的工艺规范另外除上述常见的一般渗氮方法外，目前有真空渗氮、高频感应加热气体渗氮、电解气相渗氮、形变渗氮、激光渗氮、盐浴渗氮、弹性振荡渗氮、磁场渗氮、预氧化快速渗氮、高压渗氮、流态床渗氮以及强韧化渗氮等众多渗氮方法，可根据模具的具体工作条件和零件的精度要求来进行正确的选择。

模具表面强化方法的推广与应用，在一定程度上扩大了传统材料在模具制造中的应用范围，由于模具的失效大多是从模具表面开始的，因此模具表面性能的优劣直接影响到其使用寿命与加工件的精度等。模具是由凸模与凹模及其他等部件组成的，其中关键的是直接进行零件加工的凸模与凹模，它们是重要的工作部件，故对于凸、凹模的刃口，型孔及型腔表面等工作部位提出了高硬度、高耐磨性、抗咬合性和耐蚀性等要求，以达到模具设计寿命的具体目标。

模具表面与心部的性能要求不同，很难通过材料本身的特性或采用普通的整体热处理获得理想的性能，采用表面强化技术的目的是有效提高模具表面的耐磨性、抗咬合性、抗氧化性、抗热粘着性、抗冷热疲劳性等性能，同时可使模具材料内部保持原有的强韧性。将模具的热加工工艺与表面强化技术结合起来，才能充分发挥模具材料的潜力与特点，提高模具服役寿命，实践证明，表面强化处理是提高模具质量与延长其使用寿命的重要途径，因此国内外模具制造厂家一直探讨与应用表面强化处理技术，取得了良好的经济效益，同时为制造高寿命的模具奠定了基础。

选择模具材料强化方法的基本原则为:

1)提高模具表面的耐磨性。模具通常的失效形式是磨损，是表面硬度不足造成的。模具钢的耐磨性与钢中碳化物的类型和数量有关，形成的碳化物为M₂₃ C₆等，因此即使采用高碳高铬钢仍然无法满足其性能要求，而采用气体氮碳共渗处理后耐磨性提高了2～7倍，渗硼、渗铬等耐磨性提高数倍。

2)耐磨性与强韧性的良好匹配。这二者是相互矛盾的，一般通用的方法是首先确保获得最佳的强韧性，再通过强化方法来提高表面耐磨性。

3)提高抗咬合能力。在拉深、挤压时会发生冷焊现象，因此提高模具使用寿命的举措之一是降低表面的摩擦因数。

4)改变表面的应力状态，将表面的拉应力变为压应力。零件表面形成残留压应力，阻碍疲劳裂纹的产生和扩展，有利于提高模具的冲击疲劳失效抗力，因此延长了使用寿命。

5)提高抗氧化性和耐蚀性。模具在工作过程中均有氧化和腐蚀现象，其自身固有的性能无法满足要求。常见模具渗氮和氮碳共渗的工艺规范见表8-8。

表8-8常见模具渗氮和氮碳共渗的工艺规范

另外除上述常见的一般渗氮方法外，目前有真空渗氮、高频感应加热气体渗氮、电解气相渗氮、形变渗氮、激光渗氮、盐浴渗氮、弹性振荡渗氮、磁场渗氮、预氧化快速渗氮、高压渗氮、流态床渗氮以及强韧化渗氮等众多渗氮方法，可根据模具的具体工作条件和零件的精度要求来进行正确的选择。

为了提高模具的使用寿命，除了进行正确的选材、合理的热处理工艺等外，还应该提高模具表面的耐磨性和其他性能，事实证明表面强化处理技术是提高模具质量和延长模具使用寿命的重要措施。利用表面工程技术对模具表面进行改性或涂敷镀层，使模具整个或部分表面获得较高的力学性能和物理性能，而心部或部分仍具有良好的综合力学性能。

模具表面强化方法选用原则

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