汽車覆蓋件沖壓模具熱處理研究

陳祥中

摘要： 在我國模具制造成為制造業(yè)的主要組成部分，汽車覆蓋件沖壓模具的特點是具有良好韌性和較高耐磨性能，熱處理是制造模具的最終階段，熱處理能夠加強模具材料表面以及內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，并且能夠?qū)δ＞咝阅芗右钥刂?。基于此本文首先分析在沖壓模具中經(jīng)常應(yīng)用的幾種材料，主要分析模具的熱處理技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞： 沖壓模具;材料;熱處理技術(shù)

【中圖分類號】TG255【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）15-0193-01

在制造模具過程中熱處理工序是非常重要的工序，在汽車覆蓋件沖壓模具制造方面其主要應(yīng)用金屬材料，例如碳素鋼、高碳高鉻鋼等，這些材料對于制造工藝有較高的要求，因此在熱處理工序中應(yīng)該應(yīng)用更加合理?？茖W(xué)的技術(shù)來滿足模具制造要求。目前我國汽車工業(yè)發(fā)展速度加快，熱工藝處理技術(shù)水平隨之不斷提升，其主要類型有真空淬火、激光淬火以及感應(yīng)淬火等技術(shù)，在模具制造中有著非常廣泛的應(yīng)用。

1沖壓模具制造常用材料

結(jié)合不同的使用條件，沖壓模具材料能夠劃分為三種類型，分別是熱作模具鋼、冷作模具鋼以及塑料模具鋼，在實際應(yīng)用中冷作模具鋼有著更加廣泛的范圍，以下對冷作模具鋼常用材料加以分析。

1.1碳素工具鋼材料

碳素工具鋼在我國有著較大的整體產(chǎn)量以及較廣使用范圍，這一材料具有以下幾種特點：（1）易軟化，退火后有著極快的軟化速度，可以為后期施工打下堅實基礎(chǔ)。（2）塑性較好，可根據(jù)各種具體要求鍛造形狀。（3）硬度不高，具有較好切削加工性，以此可獲得預(yù)期模具形狀。（4）成本較低，物美價廉，在很多行業(yè)中都有所應(yīng)用。盡管碳素鋼材料有著較為明顯的有是，但也存在弊端，其淬透性比較低，淬火時要將冷卻速度提高，極易出現(xiàn)淬火缺陷，但在模具制造中碳素鋼材料依舊是非常好的選擇[1]。

1.2高碳高鉻鋼材料

相較于碳素鋼，高碳高鉻鋼材料的淬硬性以及耐磨性更強，也有著很高的硬度，在使用過程中不容易出現(xiàn)嚴(yán)重的形變問題。雖然高碳高鉻模具存在一定的承載能力缺陷，在實踐過程中應(yīng)該不斷改進，以此將模具質(zhì)量和模具材料性能提高，控制材料內(nèi)部所含的碳化物量。

2覆蓋件沖壓模具的熱處理技術(shù)

2.1整體熱處理技術(shù)

真空爐、鹽浴爐以及箱式爐是幾種較為常見的熱處理設(shè)備。結(jié)合使用模具的場所以及具體尺寸要求合理選擇熱處理設(shè)備，通常情況下模具尺寸較小，表面不應(yīng)存有有氧化脫碳時應(yīng)用鹽浴爐來加熱淬火;而模具尺寸較大，型面能夠在熱后加工的通常使用箱式爐來加熱淬火;真空爐多用在高合金鋼淬火處理種。箱式爐應(yīng)具備良好密封性，避免氧化脫碳，爐內(nèi)可加入保護氣體，此外可在工件上涂抹防氧化脫碳涂料，并且在熱處理加熱時在爐內(nèi)加入木炭。為避免出現(xiàn)氧化脫碳和工件變形情況，一般情況下會選擇真空爐對模具進行熱處理，這一方式可延長模具的應(yīng)用壽命。真空熱處理主要有油淬以及氣淬兩種。相較于氣淬，油淬要會出現(xiàn)較大變形，熱處理加工后有較大余量的模具適合油淬。運用真空爐進行熱處理氣淬時，淬火充氣壓力不同所獲得的熱處理變形也會不同，越大的壓力就會有越大的變形，應(yīng)用時應(yīng)結(jié)合不同工件對不同參數(shù)進行選擇[2]。

2.2表面淬火技術(shù)

工件尺寸較大、變形小、其余部分具有輔助作用的場合適合應(yīng)用表面淬火。汽車的覆蓋件模具較大，通常會選用表面淬火，在模具為空冷鋼、合金鑄鐵等材質(zhì)時經(jīng)常使用表面淬火。其主要類型有感應(yīng)淬火、火焰淬火以及激光淬火。其中火焰淬火根據(jù)其應(yīng)用的氣體能夠劃分成乙炔淬火以及丙烷淬火兩種類型。丙烷淬火能夠提高模具硬度、減少變形;而感應(yīng)淬火，通常應(yīng)用10—50kHz超音頻加熱電源。其優(yōu)點為加熱層深通常和表面硬度相同，在2mm左右，但也具有易開裂和變形大等特點。近些年激光淬火技術(shù)不斷發(fā)展，其主要特點是硬度高、淬硬層薄、韌性好以及有明確位置等，模具淬火后變形小、可重復(fù)淬火是其主要優(yōu)勢。

2.3深冷處理技術(shù)

模具鋼通過深冷處理之后能夠提升自身力學(xué)性能，并且可以延長使用壽命?？稍诖慊鹨约盎鼗鸸ば蜷g以及淬火、回火后進行模具的深冷處理，當(dāng)淬火及回火后模具鋼還殘留有殘留奧氏體，從而應(yīng)在深冷處理后進行一次回火[3]。除此之外，深冷處理可將鋼的耐磨性提高，冷作模具、熱作模具以及硬質(zhì)合金中都可以應(yīng)用深冷處理，并且目前已研發(fā)出了深冷處理專用設(shè)備。各鋼種在深冷過程中對微觀機制、組織變化和力學(xué)性能會產(chǎn)生不同影響結(jié)果。同種材料的幾何形狀及使用狀態(tài)不同，在深冷處理后會有不同使用壽命。

2.4表面涂覆技術(shù)

根據(jù)氣相沉積的基本原理可將其劃分成化學(xué)氣相沉積以及物理氣相沉積。其中化學(xué)氣相的沉積處理是運用化學(xué)方法，在基礎(chǔ)材料表面使反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)以構(gòu)成覆蓋層的方法。這一方法有多種類型，一般情況下其反應(yīng)溫度大于900℃，涂層硬度大于2000HV，然而高溫極易導(dǎo)致工件變形，并且容易在沉積層界面產(chǎn)生反應(yīng)。降低溫度以及開發(fā)新涂層成分是化學(xué)氣相沉積發(fā)展的趨勢。

2.5局部堆焊技術(shù)

很多車身落料模具要求有較強韌性的刃口，應(yīng)用模具鋼較為浪費，在低廉材料上應(yīng)用的堆焊刃口方法能夠節(jié)省很多鋼材，以此降低生產(chǎn)成本，目前我國的局部堆焊技術(shù)正在不斷發(fā)展中。

2.6滲硼工藝

化學(xué)熱處理可將模具表面耐蝕性、耐磨性、抗氧化性以及抗咬合性等性能有效提高，很多化學(xué)熱處理技術(shù)可用來進行模具鋼表面處理。其中滲硼工藝在冷作模具方面應(yīng)用較多，其能夠提高模具的耐磨性，以此來延長模具的應(yīng)用壽命，制作模具時中碳鋼滲硼有時可以代替高合金鋼。由于滲硼層比較脆，加上有較薄的擴散層，對于滲層沒有良好支撐力，從而可使用硼碳氮共滲以及硼氮共滲，將過渡區(qū)加強，使硬度的變化更加平緩。為優(yōu)化滲硼層脆性，可使用硼鋁與硼釩共滲。

結(jié)束語：綜上所述，熱處理工序是汽車覆蓋件沖壓模具制造中的主要工序，由于沖壓模具應(yīng)用的材料為金屬材料，對于處理工序具有較高要求，其選用的熱處理技術(shù)對于模具制造質(zhì)量有嚴(yán)重影響，因此應(yīng)重視熱處理工藝及技術(shù)的應(yīng)用。而目前我國已經(jīng)在模具熱處理過程中需根據(jù)模具具體要求合理選擇相應(yīng)技術(shù)，以此提升模具質(zhì)量，延長其應(yīng)用壽命。

參考文獻

[1]趙子海，曹長才，譚植文，等.汽車覆蓋件沖壓模具熱處理研究[J].模具制造，2019，19（12）：81-84.

[2]任揚.覆蓋件沖壓模具熱處理技術(shù)淺析[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2018，53（4）：61-64.

[3]程正翠，郭慧然，唐磊.沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機，2020，51（6）：12.