模具失效形式及表面热处理.docVIP

冷作模具： 冲裁模的失效形式有：不均匀磨损、凸模整体折断和凸凹模局部掉块。 拉伸模失效形式有磨粒磨损和黏着磨损。 冷镦模失效形式有模口胀大、棱角堆塌、腔壁胀裂。 冷挤模失效形式有塑性变形、磨损失效、凸模折断失效、疲劳断裂失效、纵向开裂失效。 热作模具： 锤锻模失效形式有磨损失效、断裂失效、热疲劳开裂失效及塑性变形失效。 压力机锻模失效形式有脆性断裂失效、冷热疲劳失效、塑性变形失效、磨损失效以及模具型腔的表面腐蚀失效。 热挤压模失效形式有早起断裂失效、冷热疲劳失效、塑性变形失效、磨损失效、模具型腔表面的氧化失效和磨损沟痕等。 热冲裁模失效形式有热磨损失效、崩刀失效、卷刀失效和断裂失效。 压铸模的失效形式主要有热疲劳失效、热熔蚀失效、冲蚀和气蚀磨损、粘模失效。 塑料模具失效形式有磨损失效、腐蚀失效、塑性变形失效、断裂失效、疲劳失效及热疲劳失效。 冷作模具的表面热处理: 冲裁模的工作部位的表面处理工艺有氮碳共渗，TD法渗钒渗铌，CVD法沉积TiN或TiC，镀硬铬，化学镀镍磷合金，电火花熔渗等。 冷挤模常采用氮化渗碳，沉积氮化物或碳化物等表面强化技术。 拉伸模采用渗氮，氮碳共渗，渗硼，渗钒，镀硬铬，气相沉积TiC以及盐浴涂覆碳化物、碳化物于模具表面，通过渗硫提高模具抗咬合的能力。 冷镦模需要对模具进行使之整体强韧化的热处理，再对之进行表面强化处理，其常见的表面处理方法有氮碳共渗，气相沉积，TiN等超硬化合物层，硼-硫复合渗等。 热作模具的表面处理： 锤锻模对模具型腔表面进行渗氮、渗硼、氮碳硼三元共渗等表面强化处理。 压力机锻模及热挤压模常用的表面处理有渗氮、硫碳氮三元共渗、硼氮共渗。 热冲裁，模在模具刃口处用电焊条堆焊或用等离子喷焊一层高耐磨、高热强的钴基合金。 渗氮和氮碳共渗能提高模具的耐磨性、抗熔蚀性，及防止铝合金的粘模现象；渗铬、渗铝可提高模具的抗氧化性，尤其对高温工作的压铸模有利；磷化、镀铬也可提高抗氧化性，降低摩擦系数，防止粘模。 表面强化处理按其处理温度范围，可分为低温、中温、和高温处理三大类。镀铬、发黑、低温电解渗硫等属低温处理，处理温度低于300℃；渗氮，氮碳共渗、发蓝等属于中温处理，处理温度在450~600℃之间；渗铬、渗碳、渗硼、碳氮共渗、铬铝硅三元共渗、CVD和PVD处理、TD处理、电火花表面强化、堆焊等属高温处理，处理温度高于 常用表面强化方法的主要参数和性能 表面强化方法 镀铬 镀镍磷 渗氮 渗硼 CVD PVD PCVD TD 表面成分 Cr Ni-P Fe2N、Fe3N FeB、Fe2B TiN、TiC TiN、TiC TiN、TiC Cr7C3 热处理方式 电解液中电解 水溶液中浸渍 气体渗氮，盐溶液 粉末渗硼、盐溶渗硼、电解渗硼、气体渗硼 气体法加热，工件气体化学反应 气体法、电极放电 输入反应气体、电极放电 盐浴法、电解法、粉末法 处理时模具的温度/℃ 50~80 60~100 500~600 600~400 900~1200 400~600 200~500 800~1200 处理时间/h 1~5 1~5 20~100或1~8 1~4 4~8 0.5~4 1~2 0.3~8 硬化层厚度/um 20~50 20~50 10~20 50~500 5~15 2~5 2~5 5~10 变形倾向 小 小 中 大 大 小 小 大 与热处理工序的关系 处理前 处理前 处理前 处理后或同时 处理后 处理前 处理前 处理后或同时 模具部分表面强化处理工艺、使用性能及应用举例 处理工艺 使用性能 应用举例 渗碳 提高硬度（达62~68HRC）耐磨性和耐疲劳性 冷挤模、穿孔针 渗氮 提高硬度（950HV）以上、耐磨性、抗黏附性、热硬性、耐疲劳性及抗蚀性 冷挤模 离子渗氮 可消除表面白色的脆性层，其耐磨性、耐疲劳性均优于氮化处理 挤压模、穿孔针 渗铬 提高表面硬度、耐磨性、抗黏附性、抗氧化性、抗蚀性 拉深模、挤压模 碳氮共渗 比渗碳和氮化有更高的硬度、耐磨性和耐疲劳性、热硬性、热强性且生产周期短 成型模、冷挤模热挤模和模架 氮碳共渗 提高硬度600HV以上，耐磨性、抗黏附性、抗蚀性和耐热疲劳性 冷挤模、拉深模、窄缝、挤压模、穿孔针 碳氮硼三元共渗 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性及抗蚀性 挤压模、冲头针尖 镀硬铬 降低表面粗超度。提高表面硬度、耐磨性、及抗蚀性 热挤模、拉深模 TiC沉积 减小摩擦系数，提高硬度（2980~3200HV以上），耐磨性和耐蚀性 冷挤模、拉深模 TD处理 提高硬度、耐磨性、抗黏附性、耐热疲劳性、抗蚀性及抗氧化性等 挤压模 钴基合金堆焊 提高硬度。耐磨性及热硬性 挤压模冲头、芯杆针尖 电火花表面强化 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性及抗蚀性 热挤模、冷挤模 喷丸处理 提高硬度、强度、耐磨性、耐热疲