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CVA復合強化工藝助力中國汽車沖壓模具發展

2019/1/4 | 來自: 力科科技

2019年吉林省力科科技有限公司針對車用沖壓模具研制開發出CVA復合強化工藝,滿足冷沖及鋁合金沖壓的模具使用需求。

在現代生產中,模具是生產各種工業產品的重要工藝裝備。社會經濟的發展,特別是航空航天、汽車、電子信息、家電工業的迅猛發展,使得人們對模具的可靠性、壽命和性能的要求越來越高,因為模具直接決定與其相關產品的質量、成本及使用壽命。根據國家統計局數據,2018年我國模具行業市場規模,達到2753億元,與汽車相關的模具需求約占模具總需求的1/3。而對于以輕量化、節能、環保為發展戰略的汽車行業,汽車每減重10%油耗可降低6% - 8%,排放降低4%,所以減輕汽車質量是節能和環保的基本途徑之一,而高強鋼與鋁合金的應用能極大降低整車重量,但也因此對汽車模具的成形提出了更高的要求。所以如何提高模具的質量、使用壽命和降低生產成本,成為當前迫切需要解決的問題。

工作過程中,模具處于一定的力與熱作用下,而且模具坯料在模具型腔中塑性變形時沿型腔表面既流動又滑動,使型腔表面與坯料時間產生劇烈摩擦,同時在循環應力的長期作用下,往往導致模具疲勞斷裂,因此對模具材料的性能要求主要體現在耐磨性、強韌性、疲勞斷裂性能、高溫性能以及耐冷熱疲勞性能等方面。盡管研制開發出了多種系列新型模具材料,并對原有模具鋼的熱處理工藝進行了改進與優化,但仍然滿足不了模具高性能、低成本的要求。而通過表面處理技術往往可以得到事半功倍的效果。

模具表面處理主要是指運用表面技術對模具表面進行改性或涂覆鍍層。目前使用的表面處理技術方法多達幾十種,主要可以歸納為物理表面處理法、化學表面處理法和表面鍍層處理法。

物理表面處理法主要包括高頻淬火、火焰表面淬火、激光表面淬火、噴丸強化等,工藝方法具有設備簡單、成本低等優點,但生產率低,模具表面存在不同程度的過熱,質量控制比較困難,主要適用于單件、小批量和質量要求不高的模具表面處理。

化學表面處理法可以分為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等。與滲碳相比,滲氮的溫度較低(500-600℃),模具滲氮后變形小,滲氮處理后的表面耐磨性、抗疲勞作用、抗熱、抗蝕、硬度和抗咬合性能都比滲碳處理后優越,但滲碳工藝復雜、時間長、成本高,一般用于耐磨性和精度或抗熱都要求較高的模具。而國內外應用較多的是鹽浴滲硼和固體滲硼,日本發展了以硼砂熔鹽為主的液體滲硼及其他元素的TD法,提高模具使用壽命4-20倍,但TD對模具變形量影響較大,重復處理次數低,損傷模具。

表面覆層處理常用的有熱噴涂、氣相沉積、離子注入等。電鍍由于對環境的影響而受到應用限制。

而氣相沉積中,PVD涂層也受模具基體的限制,不能滿足所有工況下的生產需求。

力科科技特研制開發CVA復合強化技術,此工藝能滿足更加嚴苛的生產條件,帶來更長的工模具服役周期。CVA是多道工藝的組合,首先模具基體表面做低溫離子滲氮,滲氮之后再做模具本體的CrAl共滲,形成淺表層合金化層。通過以上兩步工藝,可以將模具基體材料硬度提升,模具表面向下3-6um形成第一梯度硬層,硬度可達Hv1500-1800。此硬度層向下60-80um,會形成第二梯度硬層,硬度可達Hv850-Hv1100。模具基體硬度提高之后,會在模具表面沉積15-18um的(CrAlTiSiN和(Cr,AlO的復合陶瓷氧化物硬膜。通過以上多工藝的組合,完成了模具CVA處理的過程。使之與基體界面實現互相嵌合,顯著提高了涂層與基體的結合強度,避免產生TDCVD處理工藝使模具變形開裂的問題。此項技術成功應用于發動機壓鑄模具、汽車覆蓋件模具以及汽車內飾件注塑模具中。

        CVA技術特點是:工模具處理過程中模具變形量極低,并且可重復次數極高。無論低碳鋼、高碳鋼、空冷鋼等材料都可以進行CVA表面處理。同時又擁有了極強的抗剝離能力和超長的使用壽命。CVA技術的膜厚遠超TDPVD,可以適應更加嚴苛的加工生產環境,是現代模具表面復合強化技術的極致體現。并將占據越來越重要的地位。 
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