汽车材料与工艺社区论坛

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫描二维码登录本站

智数汽车大数据锦湖日丽原材料麦克恒通汽车轻量化在线
查看: 97|回复: 0

[分享] 汽车冲压模具表面处理技术解析

[复制链接]

升级   47.45%

发表于 2020-1-20 08:27:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

亲,赶快注册吧,有更多精彩内容分享!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
汽车冲压模具表面处理技术解析

桂松①;王兴②
(①安徽宏实电力工程有限公司,合肥230601;②安徽三联学院机械工程学院,合肥230601)
摘要:模具的质量对于汽车车身外一些覆盖件的生产、制造和设计有着重要的影响,直接关系着冲压件的外观以及质量。这也使得表面处理技术在汽车冲压模具上的应用有着极为重要的作用,能够使模具成形更为稳定。为对目前我国汽车冲压模具处理技术应用以及发展情况有一个更为全面的了解。本文从一名普通汽车维修技术人员的角度出发,就汽车冲压模具表面处理技术展开了一番深入的研究与探讨,首先对几种常见的汽车冲压模具材料种类进行了简单的介绍;其次,分别就表面处理技术、表面工艺处理进行了详细的研究;最后,在以上探究的基础上,分析了表面处理技术应用的项目管理。希望能够通过以下研究和探讨,为进一步促进表面处理技术在汽车冲压模具中的应用具有一定的借鉴意义,进而有效促进汽车冲压模具的使用寿命,为生产企业带来更大的经济效益。
关键词:汽车冲压模具;表面处理技术;模面处理;处理方法

现如今,表面处理技术已经广泛地运用于模具生产中,这就使得模具材料本身的不足,通过这种技术处理,能够有效地进行弥补,从而明显地增强了模具表面的抗摩擦能力和脱模能力,让模具生产企业的效率大大地提高。同时,表面处理技术也能够应用于模具表面的修复方面,通过对模具表面材料的缺陷进行修复,能够保证修复之后的模具表面,其材料的质量与一体脱模生产出来的模具一致,达到密度、硬度等质量指标与模具整体几乎无差别,这不止能够提高模具表面的硬度,也能够提升模具表面的抗腐蚀能力和耐磨能力,增长了模具的使用时间。然而,虽然目前生产企业所运用的表面处理技术已经逐渐趋于成熟,模具的使用时间也显著地增长,模具的质量也显著提高,生产企业的经济效益也相应地提升。然而,与一些具备先进技术的国家相比,我国在表面处理技术应用的方面还存在一定的差距。为了改变这种现状,我国必须要不断地研发更为先进的表面处理技术,并且通过更为科学的方法进行应用,从而进一步减少在生产过程中原材料的消耗,减少对环境造成的污染。除此之外,表面处理技术与高合金化的模具材料相比,其已经具备更为明显的优势,提高模具的生产工艺和热处理技术,从而降低模具的生产成本。总的来说,必须要实现表面处理技术的创新,才能提高模具的质量,延长其使用寿命。


1 常见的汽车冲压模具材料种类

最为常见的冲压模具材料主要有以下几种:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬工具钢、高速钢、基本钢、硬质合金、钢结硬质合金等。在这几种材料之中,碳素工具钢具有以下优势:其价格较为便宜,而且性能好,容易加工,经过热处理之后,硬度也比较高,耐磨性能好。这种材料一般适用于尺寸比较小、形状较为简单且不需要承受过重负荷的模具生产中。低合金工具钢则是在碳素工具钢的生产基础上,加入一定比例的合金元素而制造出来的。这种材料具有以下优势:可以很大程度上降低淬火冷却的速度,让热应力与组织应力能够降到最低,并且减小由于淬火而导致的变形,也能够有效降低出现开裂的概率。高碳高铬工具钢的优势有以下几点:其硬度和强度都比较高,并且具有良好的耐磨性,同时,其淬透性、淬硬性也较其他材料更为明显,并且其较高的稳定性和热处理之后变形程度很小,也使其在各类材料中凸显出来。高速钢同样也具备硬度高的优势,同时,其抗压强度很高并且有着良好的耐磨性,这种材料的生产一般是通过运用快速加热结合低温淬火工艺,从而使得其材料的韧性更为突出。但是由于高速钢的生产中所使用的合金元素含量比较多,生产成本比较高,并且因为其脆性比较大,工艺性能欠佳,并不适合用于工业生产。基本钢则是在高速钢生产的基础上,再添加少量的其他元素,保证了高速钢原有的耐磨性和高硬度优势的情况下,也提升了其抗弯能力和韧性。这种材料一般适用于制造冷挤压、冷镦模具。硬质合金的优势是具有良好的耐磨性能和较高的硬度,表现出更好的钢结硬质合金性能。这种材料在生产时,一般是用铁粉混合少量的合金元素粉末来充当粘合剂,并且用碳化钨、碳化钛等其他材料充当硬质相,采用粉末冶金的工艺烧结而成。由这类材料所制作出来的模具比较坚固,使用寿命较长,适用于生产大批量的模具。


2 表面处理技术
2.1 物理表面处理法

第一,高频表面淬火。这种方法的使用原理是把模具放在交变磁场当中,通过磁场产生的热量来为模具材料加热。通过交变磁场的电流的频率都比较高,而电流所产生的热量,能够渗透的层次却非常薄。所以,运用这种表面处理技术进行模具表面处理之后,模具表面的硬度就会比较高,经过多次的实验研究可以得出结论,这种表面处理技术比传统的淬火工艺可以提高HRC2-3,并且具有很大的脆性,这就使得模具表面的疲劳强度要比传统淬火工艺处理之后的明显地提高了,如果是小尺寸的模具,强度会一般会变为原来的两倍或更高。通过高频表面淬火工艺进行加热,能够利用温度来更为精准的控制模具的硬度,对于投入批量的机械化生产和自动化生产有着重要的意义。第二,表面涂镀层法。这种方法的原理相对来说较为简单,主要是通过镀层技术将材料外加于模具的表面,这种方法能够直接将性质比较优良的材料直接附加于模具上,使其能够完全保有镀层材料的优势,同时对于模具本身材料的影响也比较小。运用这种表面处理技术,能够更为精确地把握镀层的厚度,在不影响模具整体性能的前提之下,使其具备镀层材料的更高强度、更好的耐磨性,从而让模具表面能够拥有更为理想的性能。第三,火焰表面淬火法。利用这种表面处理技术进行加工时,主要使用到的材料是氧乙炔,通过对模具表面进行相应的加工并且使其快速地冷却,让模具表面的材料厚度控制在2-10毫米范围之内,从而明显地提升模具材料的抗摩擦性能,并且能够在工艺装备完成之后,依旧保持模具装配精度,且有效地简化模具配件的生产工序。只有通过这种方法,才能够让模具原本的补焊修复拥有更为可靠的保证,提升模具材料的实际质量,让模具的生产工艺得以提升、生产效率显著提高。


2.2 化学表面处理法

化学表面处理法和物理表面处理法的原理有着很大的不同。它指的是将汽车冲压模具放置到具备一定温度的活性介质中,让介质中的一种或者多种元素逐渐地渗透进模具材料的表面。这种处理方法不止是让多种材料进行彼此之间的融合,更重要的是,通过化学法来改变冲压模具表面材料的化学成分和化学性质,从而让冲压模具表面材料能够在表面处理技术的控制之下,达到一定的技术标准。模具表面渗透入的元素不同,其表面的抗摩擦能力和抗腐蚀能力的变化也会有很大的差别。通过模具渗碳,能够有效地提高模具整体的韧性,让模具的表面强度具有明显的提升,其耐磨性也更好。运用这种表面处理技术,就可以不再依赖于比较高级昂贵的材料,通过多种低级材料的相互渗透融合,运用渗碳淬火的处理方法,达到与高级材料处理之后类似的效果。这种表面处理技术,不止能够保证模具材料的质量能够达到工艺要求,同时也可以帮助模具生产企业有效地降低生产成本。除了渗碳处理之外,渗氮处理也是较为常见的化学表面能处理法。这种表面处理技术其实是同时向模具零件的表面渗入碳和氮气,渗透的过程中,液体和气体会同时进入模具表面。这种化学处理技术主要是通过将氮气渗透到不同模具工件的表面,使其具备更为优良的特定,结合模具淬火工艺,达到更好的产品质量效果。渗氮工艺对于温度的要求并不高,并且进行处理的过程中,模具也不会发生明显的变形,这就很大程度上保持了模具的质量。


2.3 表面覆层处理法

第一,离子注入法。运用离子注入的方式,可以将金属元素以蒸汽或者气体的形式进入电离室,并且把金属元素电离成为正离子,之后再通过高压电场实现加速,并且以极高的运动速度把正离子嵌入模具表面。离子注入的方式能够快速地形成非晶态或者饱和固溶体等结构,让模具表面的性质被改变,从而在力学性能等方面显现出更为良好的状态,提升模具的抗摩擦能力与抗疲劳能力。第二,热喷涂法。热喷涂技术主要是采用热喷涂的方式,将金属陶瓷涂层喷涂在模具的表面,使模具具有更好的抗冲击能力、能够抵抗更高的温度变化,并且抗疲劳能力也在很大的程度上增强。使得模具表面具有更好的性能,满足模具生产的质量要求。第三,电镀表面处理法。电镀表面处理法对于模具的形变影响比较小,模具在经过这种方法处理之后,并不会发生明显的形变,并且这种表面处理技术也不需要较高的温度,模具的性能也不会受到影响。并且模具在经过电镀表面处理之后,由于镀层本身的摩擦系数比较低,因此,模具的耐磨性能会大幅度地提高。但是镀层一般抗腐蚀能力比较差,如果对于模具的耐腐蚀性要求比较高,这种表面处理技术并不适用。


3 表面工艺处理


3.1 拉伸工艺处理

工件在受到拉伸作用力之后,其中会产生较为复杂的内应力,工件会处于一种弹性形变的状态。在去掉拉伸作用力之后,其中的内应力得以释放,弹性形变恢复,就会因为回弹而出现凹凸不平的状态,影响模具的外观。拉伸工艺的处理,就是要将容易受力之后发生形变的部位进行隆起处理,使其在自然下垂之后,其形状能够尽可能地接近模具应有的数模,从而达到较好的补偿效果。


3.2 强压处理

工件要想在生产的过程中,形成比较稳定的形状,就必须在拉延模到底时,上下两个模对板料在厚度的方向上,同时施加足够的压力,尤其是在工件形状会产生起伏变化的部位,应当施加更大的压力来控制其形状的稳定性。然而,因为材料在拉延的过程中,必然会出现厚度减薄的情况,因此模具上下两个模具与板料之间就会存在缝隙,就会导致工件表面出现褶皱或者凹坑等缺陷。所以,必须在容易出现这些缺陷的部位,运用强压、空开、补偿等相关表面处理技术,对模具型面上存在的缝隙进行修复,缩小模具关键型面部分,各个型面之间的缝隙。因此,拉延凹凸模之间,一般都并不是厚度均匀的材料,这些缝隙的变化体现在凹模型面上,就是强压处理的一种表现形式。


3.3 模具空开处理

为了减轻模具之间的研合工作量,需要在外板型面相对比较平缓的位置实行空开处理。这种处理工艺就是要让模具在研配的过程中,空开的部位不进行着色研配,以此来降低模具不同部位的研配工作量降低。从而减少在实际生产过程中,因为异物存在为导致型面压伤工件的情况。


3.4 凹模变形补偿

这种处理方式的原理,主要是在拉延模进行工作的过程中,因为其本身受到较大的压力作用,这时,机床台面与模具自身都必然会发生细微的形变。变形之后而形成的形面,由于其中间部位向内凹陷,因此就难以着色。凹模变形补偿在实际应用中,模具数控工件在加工完成之后,通过尺寸检验并不能发现问题,然而,较大的模具中间部位的着色并不理想或者根本无法着色。为了处理这种情况,钳工一般会在模具的凹模底面垫上一定厚度的模面钢板,从而制造出一种虚假的研合率,这实际上也是一种凹模补偿的方式。


3.5 管理面间隙处理

在拉延模具成形过程中,要不断地进行调试,尤其是成形调试,这是极为关键的一步,如果成形调试工作不严格,后续的调试工作将会无法继续开展。通过压料面缝隙间的处理,能够尽可能地通过加工中心来满足缝隙的调整工作需求,从而提高压料面研合的工作效率,减少技术人员在这个过程中产生的干扰,使其与CAE状态进行精准的对接。


3.6 浅棱线外板工件模具处理

外板工件棱线是否清晰,直接关系到模具的质量,通过对其进行表面工艺处理,能够提高棱线的清晰程度。其中浅棱线指的是,在凸模上的圆角部分出现的比较平缓的,有可能会消退的特征线,而由于模具的几何特性,有可能并不会直接出现在工件上的特征线。运用表面处理技术,实现浅棱线外板工件模具处理,能够保持工件更为优良的特性。


4 表面处理技术应用的项目管理


4.1 处理技术应用的原则

模具表面处理技术的应用,与生产企业的技术能力、生产设备、工作经验有着很大的关系。一般情况下,为了保证外板工件面品的完整性,不允许生产企业对模具的主型面进行多次的补焊调整,必须要一次性加工成型。如果在模具的生产设计过程中出现失误,整个模具就必须要重新设计生产,这就会造成整个生产环节中的每一个步骤都必须重复,从而延长了模具生产的周期。


4.2 规范技术管理

模具生产企业在运用表面处理技术的同时,也应当制定相应的管理方案,来对其进行规范化管理。通过对表面处理技术的可行性进行验证,确保其能够有效提高模具生产的质量,再投入到实际生产中,并且在长时间的生产工作中积累经验,提升整体的生产质量,让规范化的表面处理技术管理贯穿整个模具生产过程,让先进的技术为企业带来更多的经济效益。


5 小结

总之,通过上述研究,我们不仅对于常见的汽车冲压模具材料种类有了一个更为全面的认识,同时也对表面处理技术、表面工艺处理等有了一个详细的了解。深切的体会到汽车冲压模具是汽车零部件生产过程中所必须使用到的重要的工艺设备,在实际的零部件生产过程中,汽车冲压模具因为其有效提高生产效率、节约生产材料、零部件精度高、复杂程度高等优势,对于生产企业的发展有着至关重要的作用。在实际工作中,表面处理技术能够针对不同的模具表面,根据其实际生产需求来改变其表面的性能,从而优化模具的质量。相信随着汽车行业的不断完善以及技术的日益成熟化发展,表面处理技术在模具的生产中使用越来越广发,其技术也在不断发展不断进步,未来会给生产企业带来更好的效益,促进行业的快速发展。由于汽车冲压模具表面处理技术是一个较为深刻的研究课题,虽然作者结合自身工作经验从几方面分别对汽车冲压模具表面处理技术做出了一个相对全面的探究,但受文章篇幅现实在某些方面的研究可能仍存在一些不完善之处。因此,作者也希望能够借助本课题的研究,在社会各界引起人们对该课题的广泛重视,促使更多的汽车行业技术人员、专家以及基层维修技术人员能够广泛的参与到本课题的研讨中来,在群策群力的基础上共同促进本课题研究体系的完善。




您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

VIP会员服务

QQ|关于我们|联系方式|小黑屋|手机版|中国汽车材料网 ( 皖ICP备10204426号-3 )|网站地图

GMT+8, 2020-7-11 15:54 , Processed in 0.269831 second(s), 40 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.4 Licensed

Copyright © 2001-2020, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表