注塑件| CNCLATHING表面强化技术

2021.6.17

模具制造中的表面强化技术是指对模具工作零件表面进行预处理,然后采用单一或复合表面技术进行处理,使模具工作零件获得所要求的表面或综合性能的专业强化技术。该技术的功能性、环保性、高效性等优势,在模具制造成本、模具质量和模具寿命方面发挥着尤为重要的作用。在生产中,综合考虑工艺特点、模具的工作条件和生产的经济性,选择各因素的最佳匹配点,可以显著提高模具的使用寿命和质量,取得突出的经济效益。介绍了注塑件表面强化技术的应用研究。

表面强化技术在模具制造中的应用现状

1.渗碳表面的化学热处理

渗碳工艺是一种常用的模具表面强化技术(80%以上)。该工艺主要针对塑料模具型腔的表面强化。渗碳模具零件能达到“外硬内韧”的效果,即工作零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度等性能得到提高,而芯部仍保持原有的塑性、韧性和强度,从而满足模具工作部件的性能要求。具有熔透率高、熔透层深、成本低、熔透层与基材零件之间的结合性能好、结合层之间过渡平稳等优点。但操作温度较高(900 ~ 950℃),特别是离子渗碳温度可达1100℃,渗碳后需要进行相应的热处理,增加了模具变形的可能性。因此,对于高精度塑料模具不推荐采用此技术。

气体渗碳温度通常为920〜950℃。渗碳层表面上最合理的碳含量为0.85%〜0.95%w(c)​​。从外面到渗碳层内部的碳含量的克别甚至和温和。没有粗糙的Lath Martensite,过量的残留奥氏体,淬火结构的网络碳化物和黑色的Troyite。太高的碳含量易于易于在模具部件中引起网络碳化物和其他恶性结构,这影响了模具的质量和寿命。在随后的加工中易发生应力浓度和裂缝。

与气体渗碳相比,离子渗碳具有效率高、变形少、污染少的优点,可以处理任何形状的模具零件表面。更适用于塑料模具和冲压模具的表面强化。

2.火焰表面热喷涂技术

热喷涂技术是一种发展迅速的新型表面强化技术。它利用热源(电弧、离子电弧、火焰等)将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态,雾化,以一定的速度喷到经预处理的基材表面。根据物理和化学变化,与基材结合,可提高模具零件的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性,操作方便,成本低。近年来,该技术在模具表面强化中的应用得到了进一步的发展和改进。广州有色金属研究院采用超音速喷涂硬质合金工艺,使Cr12不锈钢拉拔模具使用寿命提高了3-10倍。同时,该技术在模具修复中的应用也取得了很大的进展。

3.复合表面电镀技术

电镀技术是通过电化学方法在基板表面上沉积金属或金属化的技术。电镀硬铬和硬镍是中国塑料模具表面处理的传统技术。当技术在接近室温下进行时,模具性能几乎不会受到影响,并且没有严重变形。同时,电沉积涂层的表面粗糙度低,硬度增加到800HV。但仍存在许多问题,如:低耐腐蚀性,凹槽,深孔无法处理,因此其在模具强化中的应用是有限的。目前,它只能用于加强普通塑料模具的耐磨性,不适用于塑料模具具有复杂的形状和高耐腐蚀性要求。

目前,复合电镀是涂层技术在模具行业应用最活跃的领域。复合电刷镀可加强型腔表面,也可用于修复型腔表面。发现刷镀非晶涂层(0.01-0.02MM)可使型腔使用寿命延长0.5-1.0倍。复合涂料中可添加的颗粒种类多,参数可调整范围广,可操作性强,充分体现了涂料的多样性和全面性。

4.PVD, CVD, PCVD表面涂层技术

涂层技术,即气相沉积技术,用于将稳定的化合物存放在模具工作部件表面上的特殊性质,以形成超硬涂层,使模具工作部件具有优异的性能。行业中最常用的稳定化合物是Tic,Tin和Sin。

- 物理气相沉积(PVD)是一种实用的技术,使涂层材料蒸发,然后在基板表面上沉积涂层。该技术在20世纪初开始应用,在过去30年中迅速发展。它已成为具有广泛应用前景的新技术,逐步发展到环境保护和清洁类型的趋势。它主要用于制造高精度冷工作模具。

- 化学气相沉积(CVD)是一种实用的技术,使气体在基质材料的表面上反应,并在900〜2000℃的温度范围内形成覆盖层。该技术具有高沉积温度和坚固的涂层组合优点,因此几乎没有要求模具部件的表面形状。例如,可以均匀地涂覆具有复杂形状或具有凹槽和小孔的部件,这弥补了物理气相沉积的缺陷。例如,通常用于模具表面强化的TIC涂层具有高硬度,良好的耐磨性,小的摩擦系数,良好的抗抗率和强烈的反咬合能力,大大提高了模具的使用寿命。然而,CVD方法具有一些缺陷,例如高处理温度,仍需要淬火,这将导致大变形等。因此,在高精度模具的制造中,使用该技术的使用是有限的。

-等离子体增强化学气相沉积(PCVD)是一种利用辉光放电增强反应物化学活性,促进气体间化学反应,并在低温下沉积高质量镀层的实用技术。是介于CVD和PVD之间的一种治疗方法。采用PCVD方法在模具工作部件表面镀上涂层。实践表明,经济效益是非常可观的。

5.高能束强化技术

高能束强化技术具有非接触、精确可控、材料适应性广、灵活性强、质量高、资源节约、环境友好等综合优势。它不仅可以用于大批量高效的自动化生产,还可以用于多品种、小批量加工甚至定制产品。爱游戏ayx炸金花它是模具制造行业中不可缺少的重要技术。其中离子注入技术广泛应用于冷加工模具、热加工模具和塑料模具,强化效果近乎完美,其平均寿命可提高2-10倍。具有很大的应用价值。

表面强化技术在模具制造中的应用前景

研究表明,稀土元素可以增强模具零件的表面,增加入渗率,净化和稳定晶界,改善模具零件的表面组织、理化性能和机械加工性能。稀土元素在复合材料表面强化工艺中的应用可以取得更明显的效果。在ni-cu-p-mos2镀层中加入稀土,可使型腔表面耐磨寿命提高5倍。此外,稀土元素在化学沉积、电沉积、喷涂和激光镀膜等方面都有明显的改善效果,但效果不是很稳定,可见稀土元素在模具制造中的应用将是未来研究的一个重要方向。

随着纳米技术的快速发展,它在提高模具的生产率和寿命方面具有显着影响。然而,这项技术仍然存在许多不完美的缺陷,仍有许多工作要做,例如:复杂模腔表面上的不均匀涂层,沉积参数不明确,模具部件的不明确的表面强化机理等等。