四角螺栓螺柱與六角螺栓螺柱是作為制造業(yè)的重要工藝裝備,它的使用性能,特別是使用壽命反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平,并直接影響到產(chǎn)品的更新?lián)Q代和在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此,各國(guó)都非常重視模具工業(yè)的發(fā)展和模具壽命的提高工作。
目前,我國(guó)模具的壽命還不高,模具消耗量很大,因此,提高我國(guó)的模具壽命是一個(gè)十分迫切的任務(wù)。模具熱處理對(duì)使用壽命影響很大。我們經(jīng)常接觸到的模具損壞多半是熱處理不當(dāng)而引起。據(jù)統(tǒng)計(jì),模具由于熱處理不當(dāng),而造成模具失效的占總失效率的50%以上,所以國(guó)外模具的熱處理,愈來(lái)愈多地使用真空爐、半真空爐和無(wú)氧化保護(hù)氣氛爐。模具熱處理工藝包括基體強(qiáng)韌化和表面強(qiáng)化處理?;w強(qiáng)韌化在于提高基體的強(qiáng)度和韌性,減少斷裂和變形,故它的常規(guī)熱處理必須嚴(yán)格按工藝進(jìn)行。表面強(qiáng)化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤(rùn)滑性能。表面強(qiáng)化處理方法很多,主要有滲碳、滲氮、滲硫、滲硼、氮碳共滲、滲金屬等。采用不同的表面強(qiáng)化處理工藝,可使模具使用壽命提高幾倍甚至于幾十倍,近幾年又出現(xiàn)了一些新的表面強(qiáng)化工藝。
一低溫化學(xué)熱處理
1.離子滲氮
為了提高模具的抗蝕性、耐磨性、抗熱疲勞和防粘附性能,可采用離子滲氮。離子滲氮的突出優(yōu)點(diǎn)是顯著地縮短了滲氮時(shí)間,可通過(guò)不同氣體組份調(diào)節(jié)控制滲層組織,降低了滲氮層的表面脆性,變形小,滲層硬度分布曲線較平穩(wěn),不易產(chǎn)生剝落和熱疲勞。可滲的基體材料比氣體滲氮廣,無(wú)毒,不會(huì)爆炸,生產(chǎn)安全,但對(duì)形狀復(fù)雜模具,難以獲得均勻的加熱和均勻的滲層,且滲層較淺,過(guò)渡層較陡,溫度測(cè)定及溫度均勻性仍有待于解決。
離子滲氮溫度以450~520℃為宜,經(jīng)處理6~9h后,滲氮層深約0.2~0.3mm。溫度過(guò)低,滲層太??;溫度過(guò)高,則表層易出現(xiàn)疏松層,降低抗粘模能力。離子滲氮其滲層厚度以0.2~0.3mm為宜。磨損后的離子滲氮模具,經(jīng)修復(fù)和再次離子滲氮后,可重新投入使用,從而可大大地提高模具的總使用壽命。
2.氮碳共滲
氮碳共滲工藝溫度較低(560~570℃),變形量小,經(jīng)處理的模具鋼表面硬度高達(dá)900~1000HV,耐磨性好,耐蝕性強(qiáng),有較高的高溫硬度,可用于壓鑄模、冷鐓模、冷擠模、熱擠模、高速鍛模及塑料模,分別可提高使用壽命1~9倍。但氣體氮碳共滲后常發(fā)生變形,膨脹量占化合物厚度的25%左右,不宜用于精密模具。處理前必經(jīng)去應(yīng)力退火和消除殘余應(yīng)力。
例如:Cr12MoV鋼制鋼板彈簧孔沖孔凹模,經(jīng)氣體氮碳共滲和鹽浴滲釩處理后,可使模具壽命提高3倍。又如:60Si2鋼制冷鐓螺釘沖頭,采用預(yù)先滲氮、短時(shí)碳氮共滲、直接淬油、低溫淬火及較高溫度回火處理工藝,可改善心部韌性,提高冷鐓沖頭壽命2倍以上。
二、氣相沉積
氣相沉積技術(shù)是一種獲得薄膜(膜厚0.1~5μm)的技術(shù)。即在真空中產(chǎn)生待沉積的材料蒸汽,該蒸汽冷凝于基體上形成所需的膜。該項(xiàng)技術(shù)包括物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)。它是在鋼、鎳、鈷基等合金及硬質(zhì)合金表面建立碳化物等覆蓋層的現(xiàn)代方法,覆蓋層有碳化物、氮化物、硼化物和復(fù)合型化合物等。
1.物理氣相沉積
物理氣相沉積技術(shù),由于處理溫度低,熱畸變小,無(wú)公害,容易獲得超硬層,涂層均勻等特點(diǎn),應(yīng)用于精密模具表面強(qiáng)化處理,顯示出良好的應(yīng)用效果。采用PVD處理獲得的TiN層可保證將塑料模的使用壽命提高3~9倍,金屬壓力加工工具壽命提高3~59倍。螺釘頭部凸模采用TiN層壽命不長(zhǎng),易發(fā)生脫落現(xiàn)象。
2.化學(xué)氣相沉積
化學(xué)氣相沉積技術(shù),沉積物由引入高溫沉積區(qū)的氣體離解所產(chǎn)生。CVD處理的模具形狀不受任何限制。CVD可以在含碳量大于0.8%的工具鋼、滲碳鋼、高速鋼、軸承鋼、鑄鐵以及硬質(zhì)合金等表面上進(jìn)行。氣相沉積TiC、TiN能應(yīng)用于擠壓模、落料模和彎曲模,也適用于粉末成型模和塑料模等。在金屬模具上涂覆TiC、TiN覆層的工藝,其覆層硬度高達(dá)3000HV,且耐磨性好、抗摩擦性能提高、沖模的使用壽命可提高1~4倍。
3.物理化學(xué)氣相沉積
由于CVD處理溫度較高,氣氛中含氯化氫多,如處理不當(dāng),易污染大氣。為克服上述缺點(diǎn),用氬氣作載體,發(fā)展中溫CVD法,處理溫度750~850℃即可。此法在耐磨性、耐蝕性方面不亞于高溫CVD法。PCVD兼具CVD與PVD技術(shù)的特點(diǎn),但要求精確監(jiān)控,保證工藝參數(shù)穩(wěn)定。