吉林省力科科技
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    CVA复合强化工艺助力中国汽车冲压模具发展

    2019/1/4 | 来自: 力科科技

    2019年吉林省力科科技有限公司针对车用冲压模具研制开发出CVA复合强化工艺,满足冷冲及铝合金冲压的模具使用需求。

    在现代生产中,模具是生产各种工业产品的重要工艺装备。社会经济的发展,特别是航空航天、汽车、电子信息、家电工业的迅猛发展,使得人们对模具的可靠性、寿命和性能的要求越来越高,因为模具直接决定与其相关产品的质量、成本及使用寿命。根据国家统计局数据,2018年我国模具行业市场规模,达到2753亿元,与汽车相关的模具需求约占模具总需求的1/3。而对于以轻量化、节能、环保为发展战略的汽车行业,汽车每减重10%油耗可降低6% - 8%,排放降低4%,所以减轻汽车质量是节能和环保的基本途径之一,而高强钢与铝合金的应用能极大降低整车重量,但也因此对汽车模具的成形提出了更高的要求。所以如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本,成为当前迫切需要解决的问题。

    工作过程中,模具处于一定的力与热作用下,而且模具坯料在模具型腔中塑性变形时沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料时间产生剧烈摩擦,同时在循环应力的长期作用下,往往导致模具疲劳断裂,因此对模具材料的性能要求主要体现在耐磨性、强韧性、疲劳断裂性能、高温性能以及耐冷热疲劳性能等方面。尽管研制开发出了多种系列新型模具材料,并对原有模具钢的热处理工艺进行了改进与优化,但仍然满足不了模具高性能、低成本的要求。而通过表面处理技术往往可以得到事半功倍的效果。

    模具表面处理主要是指运用表面技术对模具表面进行改性或涂覆镀层。目前使用的表面处理技术方法多达几十种,主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面镀层处理法。

    物理表面处理法主要包括高频淬火、火焰表面淬火、激光表面淬火、喷丸强化等,工艺方法具有设备简单、成本低等优点,但生产率低,模具表面存在不同程度的过热,质量控制比较困难,主要适用于单件、小批量和质量要求不高的模具表面处理。

    化学表面处理法可以分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。与渗碳相比,渗氮的温度较低(500-600℃),模具渗氮后变形小,渗氮处理后的表面耐磨性、抗疲劳作用、抗热、抗蚀、硬度和抗咬合性能都比渗碳处理后优越,但渗碳工艺复杂、时间长、成本高,一般用于耐磨性和精度或抗热都要求较高的模具。而国内外应用较多的是盐浴渗硼和固体渗硼,日本发展了以硼砂熔盐为主的液体渗硼及其他元素的TD法,提高模具使用寿命4-20倍,但TD对模具变形量影响较大,重复处理次数低,损伤模具。

    表面覆层处理常用的有热喷涂、气相沉积、离子注入等。电镀由于对环境的影响而受到应用限制。

    而气相沉积中,PVD亚搏体育官网网址也受模具基体的限制,不能满足所有工况下的生产需求。

    力科科技特研制开发CVA复合强化技术,此工艺能满足更加严苛的生产条件,带来更长的工模具服役周期。CVA是多道工艺的组合,首先模具基体表面做低温离子渗氮,渗氮之后再做模具本体的CrAl共渗,形成浅表层合金化层。通过以上两步工艺,可以将模具基体材料硬度提升,模具表面向下3-6um形成第一梯度硬层,硬度可达Hv1500-1800。此硬度层向下60-80um,会形成第二梯度硬层,硬度可达Hv850-Hv1100。模具基体硬度提高之后,会在模具表面沉积15-18um的(CrAlTiSiN和(Cr,AlO的复合陶瓷氧化物硬膜。通过以上多工艺的组合,完成了模具CVA处理的过程。使之与基体界面实现互相嵌合,显著提高了亚搏体育官网网址与基体的结合强度,避免产生TDCVD处理工艺使模具变形开裂的问题。此项技术成功应用于发动机压铸模具、汽车覆盖件模具以及汽车内饰件注塑模具中。

            CVA技术特点是:工模具处理过程中模具变形量极低,并且可重复次数极高。无论低碳钢、高碳钢、空冷钢等材料都可以进行CVA表面处理。同时又拥有了极强的抗剥离能力和超长的使用寿命。CVA技术的膜厚远超TDPVD,可以适应更加严苛的加工生产环境,是现代模具表面复合强化技术的极致体现。并将占据越来越重要的地位。