模具表面强化技术应用

模具型腔中表面强化技术的应用分析摘要：随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们逐渐对模具制造行业的发展重视起来。

众所周知，模具型腔制作是我们在进行模具制作过程中的重点施工环节，而模具型腔表面强化就是其中的重中之重。

机械相关零件粗加工和机械相关零件细加工中的主要程序都是由模具成型来完成的。

对模具型腔表面强化技术进行科学合理研究，可以在一定程度上提高模具使用寿命。

关键词：模具型腔；表面强化技术；应用分析和探讨广义来讲，当前最为常用的模具使用类型包括塑性变形失效模具、磨损失效模具、疲劳失效模具和冷热疲劳失效模具以及断裂失效模具五种。

为了有效防止模具失效，我们应该对模具型腔表面进行强化，其中强化分为主要包括硬度强化、耐磨强化和耐腐蚀强化以及抗疲劳抗高温氧化强化措施等。

所以应在对模具材料进行正确全面选取之外还应该对模具型腔表面实施适当强化操作以保证模具制作效率。

本文从有关模具型腔表面强化方法和强化特点以及强化目的等方面进行分层阐述，并对模具型腔表面强化机理等作出解释。

1.模具型腔中表面工况概述根据对当前各种模具工况的研究与分析可以看出，其工作条件存在这很大不同，并且此时失效形式也是各不相同。

需要注意的是，在同一副模具上其损伤形式多种多样，此种损伤形式大多数情况是以交叉损伤形式产生的，并且其之间关系是相互联系且相互影响的，此时加速磨具会过早失效。

热作模具制作是当前我国模具生产中的重点生产环节，因为热作模具会受到负荷影响并会使其中的金属材料产生塑性变形状况，另外一种可能的情况就是会使温度较高的液体金属压铸得以成形且相对炽热非金属注射也会成型。

金属材料发生一定塑性变形时会对整体模具生产造成影响，一般来讲，固体金属材料塑性变形模具主要包括热锻模和热镦模以及相关热挤压模等。

模腔被破坏变形的主要原因是有模具生产中的实际生产环境所造成的，其同时也是相应成型部分可逆变形和成型部分磨损以及成型部分产生裂纹等。

模具表面强化技术的介绍一、扩散法金属碳化物覆层技术介绍1 、技术简介扩散法金属碳化物覆层技术是将工件置于特种介质中，经扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物层。

该碳化物层具有极高的硬度，HV 可达1600~3000 （由碳化物种类决定），此外，该碳化物履层与基体冶金结合，不影响工件表面光洁度，具有极高的耐磨、抗咬合（粘结）、耐蚀等性能，可大幅度提高工模具及机械零件的使用寿命。

2、与相关技术的比较通过在工件表面形成超硬化合物膜层的方法，是大幅度提高其耐磨、抗咬合（抗粘结）、耐蚀等性能，从而大幅度提高其使用寿命的有效而经济的方法。

目前，工件表面超硬化处理方法主要有物理气相沉积（PVD）,化学气相沉积（CVD）,物理化学气相沉积（PCVD）,扩散法金属碳化物履层技术，其中，PVD 法具有沉积温度低，工件变形小的优点，但由于膜层与基体的结合力较差，工艺绕镀性不好，往往难以发挥超硬化合物膜层的性能优势。

CVD 法具有膜基结合力好，工艺绕镀性好等突出优点，但对于大量的钢铁材料而言，其后续基体硬化处理比较麻烦，稍有不慎，膜层就易破坏。

因此其应用主要集中在硬质合金等材料上。

PCVD法沉积温度低，膜基结合力及工艺绕镀性均较PVD法有较大改进，但与扩散法相比，膜基结合力仍有较大差距，此外由于PCVD 法仍为等离子体成膜，虽然绕镀性较PVD 法有所改善，但无法消除。

由扩散法金属碳化物覆层技术形成的金属碳化物覆层，与基体形成冶金结合，具有PVD、PCVD无法比拟的膜基结合力，因此该技术真正能够发挥超硬膜层的性能优势，此外，该技术不存在绕镀性问题，后续基体硬化处理方便，并可多次重复处理，使该技术的适用性更为广泛。

3、技术优势扩散法金属碳化物覆层技术在日本、欧洲各国、澳大利亚、韩国等国应用广泛。

据调查，许多进口设备上的配套模具大量地使用了该技术，这些模具在进行国产化时，由于缺乏相应的成熟技术，往往使模具寿命低，有些甚至无法国产化。

关于塑料模具表面强化技能的研讨我国的塑料模具技术水平在工业化进程中取得了巨大的进步，但与发达国家的塑料模具技术水平相比，仍存在着很大的差距，我国塑料模具技术水平有着很大的提升和发展空间。

如何提高塑料模具使用性能及使用寿命，是当前塑料模具研究的一大课题。

对塑料模具表面进行强化处理可以提高塑料模具表面硬度、耐磨性及耐蚀性，进而有效提高其使用性能及使用寿命。

1塑料模具概述塑料模具，即在塑料加工工业中与成型机配套使用，使生产出的塑料制品构型完整、尺寸精确的工具。

例如，组合式塑料模具可以用于压塑、挤塑、吹塑、注射、低发泡成型等多种制作方式，组合式塑料模具一般由凹模和凸模组成。

其中，凹模具有可变型腔，由凹模组合基板、凹模组件、凹模组合卡板组成；凸模具有可变型芯，由凸模组合基板、凸模组合卡板、凸模组件、侧截组合板、型腔截断组件组成。

我们可以通过凹模、凸模、辅助成型系统的组合变化来加工不同形状、不同尺寸的塑料制品。

由于塑料品种繁多，加工方法多样，塑料成型机及塑料制品结构有繁有简，所以相应的，为满足塑料制品的生产要求，塑料模具的种类和结构形式种类也是多种多样的。

由于不同塑料制品的成型方法不同，对应不同工艺要求，塑料模具可以分为挤出成型模具、注射成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具、吸塑成型模具等。

2塑料模具性能要求及其失效形式2.1塑料模具性能要求塑料模具与成型机配套使用时，温度一般在150℃至200℃，这表明了塑料模具的使用过程中不但受到压力作用，同时也受到温度作用，依据塑料模具的使用环境及加工方法我们可以归纳出塑料模具的基本性能要求：（1）良好的型腔表面光滑度。

高品质的塑料制品对型腔表面的粗糙值有很高的要求，塑料模具的型腔表面应进行抛光处理，减小表面粗糙度，一般来说，表面粗糙度应低于0.4um，以保证塑料塑料成品外观良好且便于脱模。

（2）足够的表面硬度及耐磨抗蚀性。

模具在工作过程中会受到较大的压力和摩擦力，为保持模具形状精度及尺寸精度，塑料模具成型面硬度必须保持在50～60HRC以下，塑料模具表面具有足够的硬度，从而确保模具的刚度和耐磨抗蚀性符合技术要求。

模具表面强化处理技术模具是作为制造业的重要工艺装备，它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个国家的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。

因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。

目前，我国模具的寿命还不高，模具消耗量很大，因此，提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。

模具热处理对使用寿命影响很大。

我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。

据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的50%以上，所以国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。

模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。

基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理必须严格按工艺进行。

表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。

表面强化处理方法很多，主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。

采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍，近几年又出现了一些新的表面强化工艺，本文着重四个方面介绍，供同行参考。

一、低温化学热处理1.离子渗氮为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能，可采用离子渗氮。

离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间，可通过不同气体组份调节控制渗层组织，降低了渗氮层的表面脆性，变形小，渗层硬度分布曲线较平稳，不易产生剥落和热疲劳。

可渗的基体材料比气体渗氮广，无毒，不会爆炸，生产安全，但对形状复杂模具，难以获得均匀的加热和均匀的渗层，且渗层较浅，过渡层较陡，温度测定及温度均匀性仍有待于解决。

离子渗氮温度以450～520℃为宜，经处理6～9h后，渗氮层深约0.2～0.3mm。

温度过低，渗层太薄；温度过高，则表层易出现疏松层，降低抗粘模能力。

离子渗氮其渗层厚度以0.2～0.3mm为宜。

磨损后的离子渗氮模具，经修复和再次离子渗氮后，可重新投入使用，从而可大大地提高模具的总使用寿命。

模具材料及表面强化处理1引言模具是工业生产中必不可少的工具，它们在制造产品的过程中起着至关重要的作用。

模具材料的选择和表面强化处理对于模具的性能和寿命有着重要的影响。

本文将介绍常见的模具材料以及常用的表面强化处理方法。

一、模具材料1.1 铸造模具材料1.1.1 灰铁灰铁常用于生产小型模具，其具有良好的耐磨性和可加工性。

然而，由于其脆性较高，不适用于生产大型模具。

1.1.2 钢钢是最常用的模具材料之一，具有良好的强度和耐磨性。

根据工作条件的不同，可以选择碳素钢、合金钢或工具钢作为模具材料。

1.1.3 铝合金铝合金模具具有较低的密度和良好的导热性能，适用于高速冲压和热压成型。

1.2 塑料模具材料1.2.1 铝合金铝合金模具用于生产小型塑料制品，如手机壳等。

它具有良好的导热性和低重量，适用于高速注塑。

1.2.2 硅橡胶硅橡胶模具适用于制造高精度的塑料制品，如光学镜片。

它具有较低的粘附性和高弹性，便于脱模。

二、表面强化处理方法2.1 热处理热处理是常用的表面强化处理方法之一，通过控制材料的加热和冷却过程，使材料的组织结构得到改善，提高其硬度和耐磨性。

2.2 表面喷涂表面喷涂是一种常见的表面强化处理方法，通过在模具表面喷涂一层具有高硬度和耐磨性的材料，如陶瓷涂层或金属涂层，增加模具的寿命和耐磨性。

2.3 氮化处理氮化处理是一种提高模具硬度和耐磨性的表面强化处理方法。

在高温下，将模具表面与氨气反应，形成氮化层，提高模具的硬度和耐磨性。

2.4 氧化处理氧化处理是一种常用的提高模具抗氧化性能的表面强化处理方法。

通过在模具表面形成氧化层，阻止金属与氧气的直接接触，降低模具的氧化速度。

三、结论模具的材料选择和表面强化处理对于模具的性能和寿命有着重要的影响。

灰铁、钢和铝合金是常用的铸造模具材料，而铝合金和硅橡胶是常用的塑料模具材料。

常见的表面强化处理方法包括热处理、表面喷涂、氮化处理和氧化处理，通过这些方法可以提高模具的硬度、耐磨性和抗氧化性能。