模具在工作中,除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外,其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指:耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。这些性能的改善,单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的,也是不经济的,而通过表面处理技术,往往可以收到事半功倍的效果,这也正是表面处理技术得到迅速发展的原因。
模具的表面处理技术,是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术,改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理的方式上,又可分为:化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然旨在提高模具表面性能新的处理技术不断涌现,但在模具制造中,应用较多的主要的渗氮、渗碳和硬化膜PVD物理气相沉积。
硬化膜沉积
硬化膜沉积技术,目前较成熟的是CVD和PVD。为了增加膜层与工件表面的结合强度,现在发展了多种增强型CVD、PVD技术。
硬化膜沉积技术最早在工具(刀具、刃具、量具等)上应用,效果极佳,多种刀具已将涂覆硬化膜作为标准工艺。
模具自上个世纪80年代开始采用涂覆硬化膜技术。目前的技术条件下,硬化膜沉积技术(主要是设备)的成本较高,仍然只在一些精密、长寿命模具上应用,如果采用建立热处理中心的方式,则涂覆硬化膜的成本会大大降低。更多的模具如果采用这一技术,可以整体提高我国的模具制造水平。
五金冲压、拉伸、折弯成型五金模具经过XR-S涂层处理后,其性能更稳定,可出稳定的高质量的工件。使用寿命更长XR-S涂层非常坚硬,可防止功能性表面、刀刃和拉伸半径受到磨损。这可显著延长工具的使用寿命。更低的制造成本使用寿命的延长和行程率的提高在提高生产率的同时降低了单位成本。润滑液用量减少底层坚硬而顶层摩擦低的涂层系统,降低了粘附磨损。从而可能减少对环境产生不良影响的润滑剂的用量,甚至完全不使用润滑剂。工具清洁通常成本很高,现在则可以免除这一困扰了。生产可靠性更高因为涂层减少了工具负荷并因而降低了破损风险,生产可靠性得以提高。对于金属薄板成型工具,涂层可用作磨损指示器。这就使工具能够及时得以修复。更好的表面质量磨损和冷焊的减少改进了工件的表面质量,也使工件能够满足对其外观的更高要求。光洁度也与随后的电镀工艺更加相匹配。
