壓鑄模具的表面處理有哪些新技術(shù)

壓鑄模具是模具中的一個(gè)大類。隨著我國(guó)汽車摩托車工業(yè)的迅速發(fā)展,壓鑄行業(yè)迎來了發(fā)展的新時(shí)期。同時(shí),也對(duì)壓鑄模具的綜合力學(xué)性能、壽命等提出了更高的要求。要滿足不斷提高的使用性能需求僅僅依靠新型模具材料的應(yīng)用仍然很難滿足,必須將各種表面處理技術(shù)應(yīng)用到壓鑄模具的表面處理當(dāng)中才能達(dá)到對(duì)壓鑄模具高效率、高精度和高壽命的要。在各種模具中,壓鑄模具的工作條件是較為苛刻的。壓力鑄造是使熔融金屬在高壓、高速下充滿模具型腔而壓鑄成型,在工作過程中反復(fù)與熾熱金屬接觸,因此要求壓鑄模具有較高的耐熱疲勞、導(dǎo)熱性耐磨性、耐蝕性、沖擊韌性、紅硬性、良好的脫模性等。因此,對(duì)壓鑄模具的表面處理技術(shù)要求較高近年來,各種壓鑄模具表面處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn),但總的來說可以分為以下三個(gè)大類:(1)傳統(tǒng)熱處理工藝的改進(jìn)技術(shù);(2)表面改性技術(shù),包括表面熱擴(kuò)滲處理、表面相變強(qiáng)化、電火花強(qiáng)化技術(shù)等;(3)涂鍍技術(shù),包括化學(xué)鍍等。 

　1傳統(tǒng)熱處理工藝的改進(jìn)技術(shù)

　　傳統(tǒng)的壓鑄模具熱處理工藝是淬火-回火,以后又發(fā)展了表面處理技術(shù)。由于可作為壓鑄模具的材料多種多樣,同樣的表面處理技術(shù)和工藝應(yīng)用在不同的材料上會(huì)產(chǎn)生不同的效果。史可夫最近提出針對(duì)模具基材和表面處理技術(shù)的基材預(yù)處理技術(shù),在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上,對(duì)不同的模具材料提出適合的加工工藝,從而改善模具性能,提高模具壽命。熱處理技術(shù)改進(jìn)的另一個(gè)發(fā)展方向,是將傳統(tǒng)的熱處理工藝與先進(jìn)的表面處理工藝相結(jié)合,提高壓鑄模具的使用壽命。如將化學(xué)熱處理的方法碳氮共滲,與常規(guī)淬火、回火工藝相結(jié)合的NQN(即碳氮共滲-淬火-碳氮共滲)復(fù)合強(qiáng)化,不但得到較高的表面硬度,而且有效硬化層深度增加、滲層硬度梯度分布合理、回火穩(wěn)定性和耐蝕性提高,從而使得壓鑄模具在獲得良好心部性能的同時(shí),表面質(zhì)量和性能大幅提高。

　　2表面改性技術(shù)

　　2 1表面熱擴(kuò)滲技術(shù)

　　這一類型中包括有滲碳、滲氮、滲硼以及碳氮共滲、硫碳氮共滲等。

　　2 1 1滲碳和碳氮共滲

　　滲碳工藝應(yīng)用于冷、熱作和塑料模具表面強(qiáng)化中,都能提高模具壽命。如3Cr2W8V鋼制的壓鑄模具,先滲碳、再經(jīng)1140～1150℃淬火,550℃回火兩次,表面硬度可達(dá)HRC56～61,使壓鑄有色金屬及其合金的模具壽命提高1. 8～3.0倍。進(jìn)行滲碳處理時(shí),主要的工藝方法有固體粉末滲碳、氣體滲碳、以及真空滲碳、離子滲碳和在滲碳?xì)夥罩屑尤氲�元素形成的碳氮共滲等。其中,真空滲碳和離子滲碳則是近20年來發(fā)展起來的技術(shù),該技術(shù)具有滲速快、滲層均勻、碳濃度梯度平緩以及工件變形小等特點(diǎn),將會(huì)在模具表面尤其是精密模具表面處理中發(fā)揮越來越重要的作用。

　　2 1 2滲氮及有關(guān)的低溫?zé)釘U(kuò)滲技術(shù)

　　這一類型中包括滲氮、離子滲氮、碳氮共滲、氧氮共滲、硫氮共滲以及硫碳氮、氧氮硫三元共滲等方法。這些方法處理工藝簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)滲溫度較低(一般為480～600℃)、工件變形小,尤其適應(yīng)精密模具的表面強(qiáng)化,而且氮化層硬度高、耐磨性好,有較好的抗粘模性能。3Cr2W8V鋼壓鑄模具,經(jīng)調(diào)質(zhì)、520～540℃氮化后,使用壽命較不氮化的模具提高2～3倍。美國(guó)用H13鋼制作的壓鑄模具,不少都要進(jìn)行氮化處理,且以滲氮代替一次回火,表面硬度高達(dá)HRC65～70,而模具心部硬度較低、韌性好,從而獲得優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。氮化工藝是壓鑄模具表面處理常用的工藝,但當(dāng)?shù)�化層出現(xiàn)薄而脆的白亮層時(shí),無法抵抗交變熱應(yīng)力的作用,極易產(chǎn)生微裂紋,降低熱疲勞抗力。因此,在氮化過程中,要嚴(yán)格控制工藝,避免脆性層的產(chǎn)生。最近,國(guó)外提出采用二次和多次滲氮工藝。采用反復(fù)滲氮的辦法可以分解容易在服役過程中產(chǎn)生微裂紋的氮化物白亮層,增加滲氮層厚度,并同時(shí)使模具表面存在很厚的殘余應(yīng)力層,使模具的壽命得以明顯提高。此外還有采用鹽浴碳氮共滲和鹽浴硫氮碳共滲等方法。這些工藝在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛,在國(guó)內(nèi)較少見。如TFI+ABI工藝,是在鹽浴氮碳共滲后再于堿性氧化性鹽浴中浸漬。工件表面發(fā)生氧化,呈黑色,其耐磨性、耐蝕性、耐熱性均得到了改善。經(jīng)此方法處理的鋁合金壓鑄模具壽命提高數(shù)百小時(shí)。再如法國(guó)開發(fā)的硫氮碳共滲后進(jìn)行氮化處理的oxynit工藝,應(yīng)用于有色金屬壓鑄模具則更具特點(diǎn)。