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汽车镶块式组合模具TD覆层处理容易出现的问题及其解决方法建议

2014年05月29日09:30 特耐金属

更节能和更安全是汽车发展的两个重要方向。汽车要节能重要的方法是减轻汽车重量,而要确保汽车的安全,就必须保证汽车的整体强度。采用高强重比的材料以上两方面问题可以得到有效改善。尽管高强重比的材料很多,但考虑资源与成本等方面的因素,采用高强度钢板具有更大的优势,所以现代汽车行业大量采用高强度钢板。与传统低强度钢板相比,高强度钢板冲压成型比较困难,主要表现在以下两方面,一方面是工件成型过程中的回弹问题,另一方面是模具与工件表面容易出现拉伤。前者,只有不断总结高强度钢板成型特点,并不断完善模具结构,才能终达到生产合格零件的要求;后者的解决方案很多,但目前有效而经济的解决方法是对模具进行TD覆层处理[1]。实践表明,TD覆层处理除可以根本上消除各类钢板成型过程中工件表面与钢铁模具间的拉伤问题以外,还由于TD覆层具有很高的硬度和耐磨性能,可以大幅提高模具寿命,具有很高的使用价值。随着人们对该技术价值的不断认识,TD覆层处理技术在汽车模具上的使用量正快速增多。

TD覆层处理技术在日韩等国的汽车行业应用比较早,应用比较普遍也比较成熟。近年来国内汽车行业的迅猛发展,该技术在我国汽车模具上的应用量正快速增加。大量的实践表明,由于国内大量汽车企业包括欧美汽车厂家对于TD覆层处理技术了解不深,加上国内原材料市场极其混乱和一些模具企业一味降低生产成本,TD覆层处理技术在汽车模具特别是汽车镶块式组合模具的应用中出现了大量的问题,有时甚至使模具报废。本文笔者总结近十年来对各类汽车模具的TD覆层处理实践,就有关问题的出现原因及其解决方法提出一些建议。

一、 TD覆层处理技术在汽车行业的主要应用

TD覆层处理技术的主要特点是:覆层具有极高的硬度,如常用的碳化钒覆层硬度HV高达2800以上,具有极高的耐磨,抗粘接等性能;:覆层与母材结合力高,远优于常见的镀硬铬和各类低温气相沉积,如物理或物理化学气相沉积(PVD或PCVD);第三:处理时不受工件形状限制并可以重复处理。实践表明,TD覆层处理技术在拉伸(拉延,引伸),弯曲,翻边,冷镦,冲裁,冷挤,板料滚压成型,压铸,橡胶或塑料成型,粉末冶金等模具上已取得极其优异的使用效果,或根本上解决模具表面拉伤问题,或大幅度提高模具使用寿命。众所周知汽车是由大量的各种零配件组装而成,这些零部件又是用各类模具经过冲压,辊压,压铸等方式成型的,这些模具经过TD覆层处理一般都能取得较好的使用效果,所以可以预期TD覆层处理技术对于汽车制造业的作用将会越来越大。在进行TD覆层处理的汽车类模具中以底盘类零件的镶块式结构的组合模具数量多,而TD覆层处理出现问题多的也是这类模具,以下分析此类模具TD覆层处理容易出现的问题,并就一些解决方法提供一些建议。

二、 汽车镶块类组合模具TD覆层处理容易出现的问题及其解决方法建议

1、 由于TD覆层处理变形引起的问题及有关解决方法建议

TD覆层处理技术是一种高温处理技术(温度850℃-1050℃,一般920℃-1040℃),一般钢制模具在此温度下处理后原有热处理组织和性能已破坏。为使模具TD覆层处理后达到综合使用性能,希望基体硬度比较高(一般要求HRC56以上)以支撑表面覆层,如此TD覆层处理后的模具都有一个淬火回火的热处理过程,由于加热和冷却过程中不可避免有热应力、组织应力,TD覆层处理前后材料组织结构变化,以及材料内部各向组织及成分差异,TD覆层处理后工件变形无法避免。

TD覆层处理后模具变形分以下两种,种是模具镶块整体收缩或膨胀(体积变形),种是模具镶块形状变形(畸形变形)。前者变形的根本原因是TD覆层前后模具钢材内部组织结构的类型及数量发生了变化,而每种相结构的比容不同,导致镶块TD覆层处理前后体积膨胀或收缩。镶块收缩,镶块间的接缝加大,工件表面会留下压痕,严重时模具报废。镶块膨胀,为装配镶块研配量加大。实际上此种变型量可以大幅调整,方法是通过对材料及原有热处理条件的充分了解,采用一系列改变相结构及数量的方法一般可以大幅减少此类变形量。的供应商可以针对具体情况对此类变形进行有效的调整。

模具镶块的形状变形是在TD覆层处理的加热和冷却过程中,工件内应力及材料的各向异性所引起,此种变形不可逆,危害比较大,具体表现是镶块或扭曲,或弯曲,或镶块边缘凸起,或镶块与模座的支撑平面变成凹凸不平或上述几种变形的组合,以下分别分析。

1)镶块发生扭曲或弯曲,往往不容易矫正,虽经过研配,镶块之间的接缝明显,用这种模具生产的产品上有明显压痕,严重时不能正常生产;

2)镶块边缘凸起,此种情况容易发生,解决方法可以在镶块边缘倒角,以克服镶块边缘的凸起对冲压件的切割,损害冲压件的强度和外观,但这样处理必然会在冲压件上留下压痕;

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