盐城技师学院机械工程学院 江苏盐城 224002
摘要：模具通常承受着各种不同来源，不同形式，不同程度的应力，因此，模具表面的使用性能尤为重要。面对不同的应力变化，模具通常面临失效和损坏等现象，进而直接影响模具的使用寿命。模具的损坏原因主要由表面处理不合理引起。本文分析了模具表面处理不当的问题，再对现代的新技术进行的初步的分析和介绍，以期有效提升模具表面质量。
关键词：表面处理; 新技术; 表面质量
一、常见表面处理不当问题
模具在处理过程中，常见的失效模式多种多样，复杂程度也不一样。常见的如变形和开裂，表面腐蚀等。这些失效，由各种不同的原因造成。但是分析出失效原因，再有针对性的采取 防护措施，可以达到有效减小和控制失效的目的。
1、表面变形和开裂
模具表面产生变形和开裂的原因通常有多种形式，包括材料问题的原因，产品设计的问题，还有机械生产过程中产生的问题。其中，材料问题常见的是，模具本身的材料有质地变形问题。而设计问题较为复杂，通常包括尺寸形状较为复杂，模具本体均匀度较差等，这些都对模具的应力影响较大。而机械生产过程中，常常存在加工过程中应力不均、工艺不匀等现象。使得模具表面温度过高，而造成失效隐患。模具在使用过程产生变形和开裂等现象，是极大的使用隐患，对于加工生产都有巨大的影响。
2、模具表面硬度不均匀
现代化生产中模具越来越趋向于大型化，而相应的模具材料的选取逐渐倾向于淬透性低的钢种。这样的材料中，钢材组成物本体的碳化物成分偏析现象较为严重。模具制造过程中，
模具本身的制造工艺较难把握，生产后处理无法达到准确及时性，极易造成模具材料的硬度不均匀。另外，模具加工过程中，淬火温度高，淬火后再冷却，过程时间长，模具表面材料冷却不均匀，冷却过程夹杂过多，这些都会造成模具表面处理不均匀，从而引起模具表面均匀度较差，工作寿命也因此大打折扣。
3、模具表面局部软点
模具在制造生产时，表面处理过程中出现有氧化现象极为常见，通常也伴随有锈蚀等杂物的出现。另外，模具表面淬火后的冷却过程，掺入各种绣渣等杂物，都会因此引发模具表面的 局部软点现象。局部的软点，对模具表面的耐磨性能有极大的影响，对模具的可靠性和寿命也有着负面的作用。
4、表面腐蚀
模具表面出现腐蚀现象的原因通常也有多种。如，在模具加热过程中，对模具表面的保护措施不到位;或者在进行硝酸、硫酸处理过程中，浓度调配不合理，造成模具表面氧化现象严重; 亦或者，在脱氧工作中，掺杂氧化物，造成材料表面氧化等等。这些都会引起模具表面的腐蚀现象。如果不能及时有效处理表面腐蚀，对模具的可靠性和寿命都有极大的不利影响， 对生产和成本的影响也较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
二、 新技术应用
针对模具表面进行防失效处理，目前工作原理是采用先进 的表面技术对模具表面进行改性或涂覆镀层。必须承认，现代化的模具制造商们最常应用到的表面处理手段仍旧是传统的方式: 表面淬火、表面碳化/ 氮化，表面电镀等。这些手段对于传统的生产工艺而言，存在可行性。而对现代的生产中，越来越严格的模具要求，都逐渐暴露出这些传统手段的致命缺点: 表面处理不匀，变形。要从源头解决模具的这些由于处理不当造成的问题，就必然将处理工艺和手段进行更新升级，如表面涂层、激光处理等。这些新技术，采用渗透、涂层覆盖、表面硬化等手段，将模具表面 的成份进行保护，从而使得模具材料的内部性能得到强化，耐磨 性、耐热性、耐腐蚀性等等，都比传统手段处理后的效果优化。
1、气体沉积
气体沉积就相当于在模具表面施加保护薄膜的技术。在真空环境中，使用沉积的材料蒸汽，覆盖于模具材料表层，形成一层保护膜。现代常用的气体沉积技术常用的有化学气体沉积、 物理气体沉积，组合沉积。这种手段是应用在钢、镍等合金及表面建立保护薄膜的方法，而所谓的覆盖保护层也就是碳化物、氮化物等类物质。化学沉积就是通过化学反应形成保护薄膜的工作过程，在气体沉积过程中，对模具材料进行气态化学反应，进而产生表面保护层的一种处理方式。此反应方式可以适用于各类金属成型的模具和挤压成型模具中。化学沉积具有明显的优点，表现为:①化学沉积的材料表面具有很高的硬度，也具有很高的柔韧性，且耐高温性能良好。②化学沉积的模具进行高温反应时，模具本体不需要自身旋转。③对于几何形状复杂和表面不规则的模具，亦可以将表面的涂层厚度做到均匀一致。物理沉积则是模具材料表面进行质地处理，处理手段较为常规，温度较低，变形量较小。相应的，实现的涂层较为均匀。通过物理沉积，使得模具表面的力学性能和物理性能得到很好的提升，即提升模具表面的耐磨性、硬度和耐腐蚀性能等。这样的沉积工艺优点主要是设备简单，成本低廉等。但缺点也比较明显，即生产效率较低，无法满足大规模批量生产的使用需求。随着生产的现代化的需求，物理沉积和化学沉积，越来越多的被用于组合使用，对一些表面处理精度高，使用强度和寿命要求 精细的材料，使用组合沉积的效果更好。
2、激光处理
随着近些年的激光技术的迅速发展和广泛应用，越来越多的工业制造中使用到激光处理技术。激光技术的使用可以有效改善金属材料的耐腐蚀性，经过激光技术进行表面处理后的模具，表面的强度和性能都比常规的优良很多。激光技术在模具表面处理的手段目前常用的是，表面激光淬火，表面损伤修复。激光处理具有明显的优点，表现为:①激光的淬火硬度高，因此具有很好的耐磨性能，同理其耐拉性能也很好。②激光的淬火可以使得模具表面硬度均匀，使得模具表面的基层结合 能力达到高的强度。③经过激光的淬火处理，模具表面的变形极为微小，不需要对模具进行再次的处理。
3、覆层处理
覆层处理采用超硬化的表面处理手段，利用热扩散手段形成碳化物覆盖层。其工作原理是，将已制作的产品置于硼砂熔盐混合物中，经过超高温度的环境下，将混合物分解形成表面覆盖保护层。通常，采用的混合物元素多样，可以是钒、铌等物质的碳化物，也可以是复合的碳化物。利用此手段，有效改善模具的可靠性和使用性能。
三、结语
通过对模具表面处理的特点进行初步分析和对现代化的新技术进行简单的熟悉，可以充分认识到模具表面处理技术的复杂性，同时对模具设计提供借鉴意义。
参考文献:
[1] 何柏林. 模具材料及表面强化技术[J]. 化学工业出版 社,2009.
[2] 吴兆祥. 模具材料及表面处理机[J]. 械工业出版 社,2008.
论文作者:贾大虎
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/27
标签：模具论文; 表面论文; 材料论文; 表面处理论文; 激光论文; 手段论文; 碳化物论文; 《防护工程》2019年第6期论文;