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有关TD覆层处理技术和复合PVD处理技术在汽车模具上应用的优劣势

2015年12月29日09:09 长沙特耐金属-彭智虎

一、汽车冲压成型模具表面处理问题的提出

汽车冲压成形模具之所以需要进行特种表面处理,其首要目的是解决模具表面拉伤问题,其次是提高模具寿命并保持产品零件尺寸的一致性。

当前必须解决汽车冲压模具表面拉伤问题的原因是:为了使汽车轻量化,汽车大量采用高强度钢板,高强度钢板在冲压成型过程中,模具工作面成型应力较低强度钢板大,模具工作面和成型钢板间普遍出现严重的粘着磨损,并在模具工作面和工件表面会出现严重拉伤现象,拉伤现象的出现影响产品表面质量,降低生产效率,因需要不断修模还严重影响产品尺寸的一致性以及模具寿命。

要解决模具表面拉伤现象有许多方法,这些方法的核心是阻止模具与成型板料间的粘着磨损,这些方法可以分别是在成型板料、板料与模具间或模具上采取措施。常见的方法可以是对成型板料进行表面处理(如磷化),在模具与板料间加一层有机膜(如添加塑料薄膜或高粘度润滑脂),改变模具材料(铍铜合金、硬质合金),对模具进行特种表面处理(TD,PVD,镀硬铬等)。以上方法实践中根据产量、工况、成型件大小等情况都有使用,对于汽车冲压成形模具考虑到成本等因素,目前应用多的是对模具进行特种表面处理,目前主要是TD覆层处理,复合PVD,镀硬铬,氮化。其中镀硬铬和氮化处理由于结合力和耐磨性较差,可以用于成型应力较小的场合,并且这两种技术可以对大型模具进行处理,所以这两种技术主要应用于大型汽车覆盖件模具;对于底盘、加强板等类零件普遍采用TD覆层处理和复合PVD处理,以下主要分析这两种技术的优劣势。

二、TD覆层处理技术及复合PVD技术的比较

1、两种表面处理形成覆层的种类

1)TD覆层处理可以在工件表面形成硬度很高的一种或多种金属碳化物复合的覆层,其中目前应用较多的是碳化钒(VC)覆层;

2)PVD(物理气相沉积),PCVD(物理化学气相沉积)处理技术处可以在工件表面更多的表面强化相,包括金属碳化物、氮化物、氧化物或其复合的化合物;单就表面硬度,由于PVD、PCVD处理技术可以方便地改变覆层的成分,也可以通过改变工艺方法改变表面覆层的组织结构,所以PVD处理法可以形成比TD法更高的表面硬度;但目前PVD、PCVD法在模具上的应用较多的是氮化钛(TiN)、氮碳化钛(TiCN)、氮铝化钛(TIAlN)、氮化铬(CrN)一类的覆层,其硬度一般低于TD覆层碳化钒的硬度。大量实践表明,无论PVD采用何种覆层种类,单一PVD覆层在拉深冲压成型类模具上覆层很容易剥落很难取得使用效果,为提高覆层与母材的结合力,目前在汽车模具上一般都是采用先氮化再进行PVD处理的复合工艺。

2、两种表面处理与母材的结合力比较

TD覆层处理后覆层与母材属于冶金结合,使用中不容易脱落;复合PVD覆层与母材结合力有如电镀,属于机械结合。大量实践表明,TD覆层可以承受比复合PVD覆层大得多的应力而不会脱落。

3、两种表面处理的处理温度及对基体材料的要求和对模具变形量的影响

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