《6模具表面处理与模具寿命》.ppt

第六章 模具的强韧化和 表面处理工艺 ---表面强化技术与模具寿命 第一节 模具的强韧化工艺 一、对象：高碳的模具钢 二、目的 在保证模具高强度的条件下，适当提高冲击韧性； 使强度与韧性得到最佳配合。 三、强韧化处理的途径 1、充分利用板条马氏体（M板），尽量减少片状马氏体（M片）。 ① 热作模具钢“高温淬火 + 高温回火”： 消除富碳区，避免形成片状马氏体，同时提高回火稳定性。 ② 高温快速短时淬火： 获得细小奥氏体（A）； 保留未溶的碳化物，使A的含碳量0.6%，避免M片形成； 形成更多的M板。 ③ 高碳高合金钢的低温淬火： 中碳或合金元素溶解度减少，可得更多的M板； A晶粒细小。 2、细化钢的奥化体晶粒和过剩碳化物，获得马氏体与具有良好塑性的第二相复合组织。 3、形变热处理——钢的强化与相变强化结合起来。 目的： ①获得细小奥化体，细化马氏体； ②增加马氏体中位错密度，形成胞状亚结构； ③促进碳化物的弥散强化作用。 第二节 模具表面强化技术 现代模具的要求：“三高” ---高精度、高效率、高寿命。 模具主要失效形式：磨损和疲劳。 提高模具寿命的根本措施： ① 提高模具的冲击韧性； ② 提高模具表面的耐磨性。 一、模具的表面强化技术分类 1、表面改性技术 表面喷丸强化： 表面相变强化： 表面淬火（感应、火焰、激光、电源）。 表面溶扩处理： ① 渗C、N、B； ②渗V、Cr、Ti； ③复合渗技术。 离子注入：N+、N++Ag+。 2．涂镀技术 电火花强化覆层： 电镀层： ① 镀硬质合金或合金； ② 化学镀层（Ni+P合金）； ③ 弥散镀层（如镀Ni+SiC）。 热喷涂层：火焰、电弧、等离子。 涂覆层：防锈剂，润滑济。 3、薄膜技术 化学气相沉积： ① 一般CVD； ② 低压等离化学气相沉积（L-PCVD）； ③ 射频直流脉冲微波化学气相沉积（RW-PCVD）。 物理气相沉积： ① 离子镀膜 ② 浅射涂层 ③ 真空蒸发镀膜 二、表面处理的目的 ---在模具表面形成一层强化层或润滑层 1）强化层： 应具有比基体更高的强度，并与基体牢固结合，不易脱落。 2）润滑层： 使模具材料与炽热工件相互隔开，减小摩擦系数。 三、表面强化技术与模具寿命 1．喷丸强化 1）作用： 冷作强化； 改善表面粗糙度； 去除电火花加工后的“白亮层”； 表面产生高的压应力，细晶强化。 2）应用： 落料模、冷冲模、冷镦模、热锻模等以疲劳失效形成为主的模具。 3）喷丸模具的寿命 例1、电动机定、转子模 模具材料Cr12： 喷丸前：1.2～3.3万次/刃； φ0.5mm铸钢丸喷后：11万次/刃。 例2、定子单槽冲模（Cr12）： ① 喷前：52万次/刃； ②φ0.3玻璃丸喷后：70万次/刃。 例3、活动板热精压模（3Cr2W8V）： ①喷丸前：0.175万次； ②φ0.5铸钢丸喷后：0.263万次； ③φ0.3玻璃丸喷后：0.517万次。 2．表面相变强化 1）高温淬火 + 高温回火 3Cr2W8V： ①大大提高二次硬化效果，模具寿命大大提高； ②大大提高钢的韧性。 例1、变速箱齿轮胎模： 1050℃淬火 + 620℃回火，0.42～0.5万件； 1150℃淬火 + 670℃回火，2.080～2.140万件。 例2、挤铜凸模： 1050℃淬火+620℃回火，0.12万件； 1200℃淬火+680℃回火，0.33万件。 例3、40Cr销轴热锻模： 1050～1100℃淬火+600～620℃回火，0.05～0.2万件； 1150℃淬火+660～680℃回火，0.17～1.0万件。 2）快速加热表面淬火： ① 细化晶粒； ② 板细马化体耐磨； ③ 产生较大表面压应力，具有较高的抗疲劳能力。 模具激光强化处理后，表面硬度提高15～20%。 例1、山字型硅钢片铁心冲模（Cr12）： 原工艺：淬火+低温回火； 激光强化处理后：寿命提高33%～60%。 例2、裁纸刀（T10）： 原工艺：调质； 激光强化处理后：寿命提高350倍，达300万冲次。 例3、铝饭盒拉深模（45）： 原工艺：火焰淬火； 激光强化处理：寿命提高6～9倍。 3．表面扩渗处理 1）目的： 提高表面的耐磨性，抗咬合性，疲劳强度等。 2）工艺： C、N、C+N、C+N+B、S+N+C、Cr、V、Ti等扩渗。 例如、稀土表面强化： ① 提高渗速（催渗作用）； ② 强化表面； ③ 净化表面。 3）扩渗处理对模具寿命的影响 （1）渗硼模具 例1、冷镦M16六方螺母凹模 Cr12MoV； ① 淬火+低温回火：0.3～0.5万件； ② 渗硼+淬火+低温回火： 5.0～6.0万件。 例2、汽车轮胎热压冲模（3Cr2W8V） ①