塑料模具和冲压模具表面强化加工中的应用
来源：http://www.dg-mold.com发布时间：2018-10-17浏览次数：
模具制造中的表面强化技术是指模具工作零件表面经预处理后，通过单一或复合表面技术处理，使模具工作零件获得所需表面或综合性能的专业强化技术。该技术的功能性、环保性和增效性等优势在模具制造成本、模具质量和模具寿命等方面起着尤为重要的作用。在生产中，综合考虑该技术的特点、模具工作条件和生产的经济性等因素，选择众因素的最佳匹配点，可显著改善模具寿命、质量，获取突出的经济效益。
1.渗碳表面化学热处理
渗碳工艺是一种较常使用（80%以上）的模具表面强化技术，该工艺主要针对塑料模具型腔的表面强化。经渗碳处理后的模具工作零件，可达到“外硬内韧”的效果，即工作零件表面获得硬度、耐磨性、疲劳强度等性能的提升，而心部仍保持原来的塑韧性、强度，符合对模具工作零件使用性能的要求。具有渗速快、渗层深、成本低，且渗层和基体零件之间具有较完美的结合性能，结合层之间实现平稳过渡。但操作温度较高（900～950℃），尤其是离子渗碳温度可达1100℃，且渗碳后还需进行相应的热处理，从而导致模具变形的可能性加大，因此高精度塑料模具不建议采用该项技术。
气体渗碳温度一般为920～950℃，经王荣滨试验综合评定：渗碳层表面最合理的含碳量为ｗ（Ｃ）0.85％～0.95％，渗层由外向内碳质量分数梯度应均匀平缓，淬火组织中不允许有粗条状马氏体，过多残奥，网状碳化物和黑色屈氏体。过高的碳质量分数易使模具零件组织中出现网状碳化物等恶性组织，影响模具质量和寿命，在后续加工过程中易出现应力集中，产生龟裂等现象。
离子渗碳温度一般为900～960℃，与气体渗碳比较，离子渗碳具有效率高、变形小、污染小、可处理任何形状的模具零件表面等优点，更适合在
塑料模具和冲压模具表面强化加工中应用。
2.火焰表面热喷涂技术
热喷涂技术是一种发展极为迅速的表面强化新技术，它是利用热源（电弧、离子弧、火焰等）将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，并使其雾化，以一定的速度喷向经过预处理的基体表面，依靠物理变化和化学变化，与基体结合的工艺方法，此结合层，能提高模具零件的耐磨、耐蚀、耐热等性能，且操作简便，成本较低。
模的寿命提高了3～10倍。同时该技术应用在模具修复中也取得较大进步，如华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室的张祥林等采用超音速火焰喷涂（HVOF）技术，在Cr12MoV模具钢表面制备了纳米结构的WC12Co金属陶瓷涂层，测得涂层平均剪切强度达150.8MPa，涂层的结合强度大于80 MPa，涂层硬度高于1000HV。运用HVOF技术对冷挤压模修复后，完全能满足企业的使用要求。
3.复合表面电镀技术
电镀技术是一种用电化学方法在基体表面沉积金属或金属化处理的技术。电镀硬铬和硬镍是我国塑料模具表面处理的传统技术。该技术在近室温下进行，模具性能几乎不受影响，也不会出现严重变形，
同时电镀层的表面粗糙度较低，硬度升高为800HV。但仍存在诸多问题，如：耐蚀性不高，沟槽、深孔无法处理，使其在模具强化中的应用受到一定限制，目前只可用于强化普通塑料模具的耐磨性，不适用于形状复杂且耐蚀性要求高的塑料模具。
4.PVD、CVD、PCVD表面镀膜技术
镀膜技术也就是气相沉积技术，是将具有特殊性能的稳定化合物沉积于模具工作零件表面，形成超硬镀膜，使模具工作零件具有优异性能。工业中使用频率较高的稳定化合物主要有TiC、TiN、SiN等。
5.高能束流强化技术
高能束流强化技术具有非接触、精确可控、材料适应性广、柔性强、质量优、资源节约和环境友好等综合优势，既可用于大批量高效自动化生产，又适用于多品种、小批量加工，甚至个性化产品的订制，是模具制造业中不可缺少的重要技术。其中，离子注入技术以其几乎完美的强化效果在冷作模具、热作模具和
塑料模具等领域中得到广泛应用，其平均寿命一般可提高2～10倍。有重大应用价值。
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