模具表面强化技术

一、扩散法金属碳化物覆层技术先容
1、 技术简介
扩散法金属碳化物覆层技术是将工件置于特种介质中, 经扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物层 。 该碳化物层具有极高的硬度, HV可达1600~3000(由碳化物种类决定), 此外, 该碳化物履层与基体冶金结合, 不影响工件表面光洁度, 具有极高的耐磨、抗咬合(粘结)、耐蚀等性能, 可大幅度进步工模具及机械零件的使用寿命 。
2、 与相关技术的比较
通过在工件表面形成超硬化合物膜层的方法, 是大幅度进步其耐磨、抗咬合(抗粘结)、耐蚀等性能, 从而大幅度进步其使用寿命的有效而经济的方法 。 目前, 工件表面超硬化处理方法主要有物理气相沉积(PVD), 化学气相沉积(CVD), 物理化学气相沉积(PCVD), 扩散法金属碳化物履层技术, 其中, PVD法具有沉积温度低, 工件变形小的优点, 但由于膜层与基体的结协力较差, 工艺绕镀性不好, 往往难以发挥超硬化合物膜层的性能上风 。 CVD法具有膜基结协力好, 工艺绕镀性好等突出优点, 但对于大量的钢铁材料而言, 其后续基体硬化处理比较麻烦, 稍有不慎, 膜层就易破坏 。 因此其应用主要集中在硬质合金等材料上 。 PCVD法沉积温度低, 膜基结协力及工艺绕镀性均较PVD法有较大改进, 但与扩散法相比, 膜基结协力仍有较大差距, 此外由于PCVD法仍为等离子体成膜, 固然绕镀性较PVD法有所改善, 但无法消除 。
由扩散法金属碳化物覆层技术形成的金属碳化物覆层, 与基体形成冶金结合, 具有PVD、PCVD无法相比的膜基结协力, 因此该技术真正能够发挥超硬膜层的性能上风, 此外, 该技术不存在绕镀性题目, 后续基体硬化处理方便, 并可多次重复处理, 使该技术的适用性更为广泛 。
3、 技术上风
扩散法金属碳化物覆层技术在日本、欧洲各国、澳大利亚、韩国等国应用广泛 。 据调查, 很多进口设备上的配套模具大量地使用了该技术, 这些模具在进行国产化时, 由于缺乏相应的成熟技术, 往往使模具寿命低, 有些甚至无法国产化 。
该技术国内七十年代就有人研究过, 但由于各方面条件的限制, 工艺及设备往往难以经过批量和长期生产的考验, 使该技术中的一些实际存在的题目不易暴露或难以解决, 往往中途而废 。 我们在十多年的研究与应用的过程中, 对该技术存在的工艺、设备上的实际题目进行了深进的研究, 并进行了有效的改进, 经改进后的工艺及成套设备已能够满足长期稳定生产的要求, 所处理的模具寿命水平达到进口同类模具寿命水平, 取得了丰富的各类模具实际应用的生产经验, 为大规模推广应用该技术奠定了坚实的技术基础 。
4、 适用范围
扩散法金属碳化物覆层技术可以广泛应用于各类因磨损、咬合而引起失效的工模具或机械零件 。 其中, 因磨损而引起的失效(如冲裁, 冷镦, 粉末成型等模具)可进步寿命数倍至数十倍;因咬合而引起的产品或模具的拉伤题目(如引伸模, 翻边模等), 可以从根本上予以解决 。
适用材料:
模具钢, 含碳量大于0.3%的结构钢, 铸铁, 硬质合金
二、不锈钢焊管模具表面超硬化处理技术
不锈钢焊管是在焊管成型机上, 由不锈钢板经若干道模具碾压成型并经焊接而成 。 由于不锈钢的强度较高, 且其结构为面心立方晶格, 易形成加工硬化, 使焊管成型时:一方面模具要承受较大的摩擦力, 使模具轻易磨损;另一方面, 不锈钢板料易与模具表面形成粘结(咬合), 使焊管及模具表面形成拉伤 。 因此, 好的不锈钢成型模具必须具备极高的耐磨和抗粘结(咬合)性能 。 我们对进口焊管模具的分析表明, 该类模具的表面处理都是采用超硬金属碳化物或氮化物覆层处理 。