模具的主要失效形式是磨損、腐蝕、和斷裂,而磨損和腐蝕均發(fā)生于模具表面的材料流失過程,采用表面防護(hù)(表面處理技術(shù))延緩和控制表面的破壞,成為提高模具壽命的有效方法。
近30年來,表面處理技術(shù)得到迅速的發(fā)展。20世紀(jì)70年代以后開始用激光和電子束加熱進(jìn)行表面淬火,改變硬化層的結(jié)構(gòu)與性能。熱噴涂技術(shù)在近20年里由宇航工業(yè)開始迅速向民用工業(yè)部門擴(kuò)展。氣相沉積法已廣泛用于機(jī)械制造、冶金工業(yè)、模具行業(yè)。如采用化學(xué)沉積Ni-P復(fù)合涂層,耐磨性相當(dāng)于硬質(zhì)合金,對(duì)于以玻璃纖維為填充劑的塑料模具有很好的效果。采用CVD(化學(xué)氣相沉積),PVD(物理氣相沉積)在各種模具上沉積TiC,TiN,可有效地改善模具表面的抗黏著性和抗咬合性,提供模具壽命。20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的離子注入新技術(shù)改變表面硬度,提高耐磨性及抗蝕性,延長(zhǎng)使用壽命。目前我國已可提供離子注入N,C,B非金屬元素或注入Ta,Ti,W等金屬元素的設(shè)備。
近十幾年來,一些歷史較長(zhǎng)的表面處理技術(shù)也得到了飛速發(fā)展,例如電鍍技術(shù)已由鍍單一的金屬發(fā)展到鍍各種合金。尤其是前些年發(fā)明的一種局部電鍍技術(shù)——刷鍍,已經(jīng)成為人們工認(rèn)的金屬表面處理新技術(shù),在我國已得到普遍應(yīng)用。例如熱鍛模應(yīng)用Ni-Co-ZrO2復(fù)合電刷鍍,可提高模具壽命50%-200%。傳統(tǒng)電鍍工藝與近代激光技術(shù)結(jié)合形成的激光電鍍是新興的高速電鍍技術(shù)。
目前表面處理技術(shù)發(fā)展的主攻方向?yàn)橐幌氯齻€(gè)方面技術(shù)。
1、 離子技術(shù):包括等離子和離子束技術(shù)。
2、 激光技術(shù):包括激光涂鍍、激光熱處理、激光熔融。
3、 復(fù)合技術(shù):復(fù)合技術(shù)大多是為涂鍍耐磨層而開發(fā)的。以鋼材為基體的耐磨層有兩類,一類是厚硬化層,包括表面淬火的硬化層、化學(xué)熱處理的滲碳和滲氮層、熱噴涂金屬陶瓷層、電鍍的硬化鉻和化學(xué)鍍鎳磷層等,厚度為0.1-1mm,硬度為400-1800HV;另一類是薄硬化層,包括氣相沉積氮化鈦和碳化鈦層等,厚度為um級(jí),硬度為200-3000hv,該類還包括離子注入的含氮層,厚度為0.1um,硬度并不高,僅使淬硬鋼的硬度增加30%(1300HV)。耐磨鍍層的復(fù)合技術(shù)相應(yīng)地向厚度層增硬和薄硬化層增厚兩方面的發(fā)展。
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