{数控模具设计}模具表面处理技术

第六章 模具表面处理技术,Page 2,表6-1 模具表面处理技术的作用及应用,Page 3,6.1 表面化学热处理技术,表面化学热处理的作用主要有以下两个方面。,Page 4,6.1 表面化学热处理技术,一、渗碳,(一)气体渗碳,气体渗碳是将工件置于密闭的渗碳炉中加热到900950(常用930)，通入渗碳气体(如煤气、石油液化气和丙烷等)或易分解的有机液体(如煤油、甲苯和甲醇等)，在高温下通过反应分解出活性碳原子，活性碳原子渗入工件表面的高温奥氏体中，并通过扩散形成一定厚度的渗碳层。,Page 5,6.1 表面化学热处理技术,一、渗碳,(二)固体渗碳,图6-1 滴注式气体渗碳炉工作示意,图6-2 固体渗碳装箱示意,Page 6,6.1 表面化学热处理技术,二、渗氮(氮化),渗氮也称为氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的表面化学热处理工艺。,Page 7,6.1 表面化学热处理技术,二、渗氮(氮化),常用的渗氮方法,Page 8,6.1 表面化学热处理技术,二、渗氮(氮化),(一)气体渗氮,(1) 经过渗氮后钢表面形成一层极硬的合金氮化物，渗氮层的硬度一般可达到6872HRC，不需要再经过淬火便具有很高的表面硬度和耐磨层，而且还可以保持到600650而不明显下降。,(2) 渗氮后钢的疲劳极限可提高15%35%。这是由于渗氮层的体积增大，使工件表面产生了残余压应力。,(3) 渗氮后的钢具有很高的抗腐蚀能力。,(4) 渗氮处理后，工件的变形很小，适合精密模具的表面强化。,Page 9,6.1 表面化学热处理技术,二、渗氮(氮化),(一)气体渗氮,表6-2 部分模具钢的气体渗氮工艺规范,Page 10,6.1 表面化学热处理技术,二、渗氮(氮化),(二)离子渗氮,离子渗氮有如下特点：,Page 11,6.1 表面化学热处理技术,二、渗氮(氮化),(二)离子渗氮,表6-3 部分模具钢的离子渗氮工艺与使用效果,Page 12,6.1 表面化学热处理技术,三、渗硫,气体渗硫,熔盐渗硫,渗硫方法可按介质的物理状态,Page 13,6.1 表面化学热处理技术,四、碳氮共渗与氮碳共渗,(一)碳氮共渗,Page 14,6.1 表面化学热处理技术,四、碳氮共渗与氮碳共渗,(一)碳氮共渗,Page 15,6.1 表面化学热处理技术,四、碳氮共渗与氮碳共渗,气体碳氮共渗的特点如下：,Page 16,6.1 表面化学热处理技术,四、碳氮共渗与氮碳共渗,(二)氮碳共渗,气体氮碳共渗所用的温度常采用560570，时间为23h。与气体渗氮相比，低温气体氮碳共渗的特点有：,Page 17,6.1 表面化学热处理技术,五、渗硼,渗硼的特点如下：,(1) 渗硼层的硬度很高。,(3) 热硬性高。,(2) 耐蚀性高。,(4) 耐热性高。,Page 18,6.1 表面化学热处理技术,五、渗硼,渗硼的特点如下：,Page 19,6.1 表面化学热处理技术,五、渗硼,表6-4 部分模具渗硼的强化效果,Page 20,6.1 表面化学热处理技术,六、渗金属,Page 21,6.2 涂 镀 技 术,一、电镀,图6-3 电镀装置示意图,Page 22,6.2 涂 镀 技 术,一、电镀,电镀基本工艺可以用流程表示为：磨光抛光脱脂水洗去锈水洗电镀酸洗碱洗清洗出槽。,Page 23,6.2 涂 镀 技 术,二、电刷镀,图6-4 电刷镀工作原理示意图,Page 24,6.2 涂 镀 技 术,二、电刷镀,电刷镀具有以下特点：,Page 25,6.2 涂 镀 技 术,三、化学镀,化学镀是利用合适的还原剂，使溶液中的金属离子在经催化的表面上还原出金属镀层化学方法。,Page 26,6.2 涂 镀 技 术,四、热浸镀,热浸镀简称热镀，是将基体金属浸在熔融状态的另一种低熔点金属中，在其金属表面发生一系列物理和化学反应，形成一层保护膜的方法。,Page 27,6.2 涂 镀 技 术,四、热浸镀,保护气法,溶剂法,根据热浸镀前处理的方法不同,Page 28,6.2 涂 镀 技 术,四、热浸镀,热浸镀工艺分镀前表面处理、助镀处理、热浸镀和镀后处理4个基本工艺阶段，主要工艺流程为：预镀件碱洗酸洗水洗稀盐酸处理水洗溶剂处理烘干热浸镀镀后处理。其中，溶剂处理是该工艺的重要环节，是提高镀层质量、防止漏镀的关键。,Page 29,6.3 其他表面处理技术,一、热喷涂,利用热源将金属或非金属材料熔化、半熔化或软化，并以一定速度喷射到基体表面，形成涂层的方法,Page 30,6.3 其他表面处理技术,一、热喷涂,电热法,燃气法,根据所用热源的不同来分类,激光热源法,气体放电法,Page 31,6.3 其他表面处理技术,一、热喷涂,热喷涂技术具有如下特点：,方法多样。,可喷涂材料极为广泛。,涂层广泛。,工件不受限制。,Page 32,6.3 其他表面处理技术,一、热喷涂,热喷涂技术具有如下特点：,涂层厚度可以控制。,工艺简便且不受工件限制。,Page 33,6.3 其他表面处理技术,二、激光表面处理,激光表面处理的特点有：,(2) 能量利用率高，加热极为迅速并靠自激冷冷却。,(1) 能量集中，可对工件表面实行选择性处理。,Page 34,6.3 其他表面处理技术,二、激光表面处理,激光表面处理的特点有：,(4) 利用高能束可以对材料的表面实现相变硬化、微晶化、冲击加热硬化、覆层镀层合金化等多种表面改性处理，可产生用其他表面加热处理淬火强化难以达到的表面成分、组织、性能的改变。,(3) 畸变极小，可大大减少后续加工工时。,Page 35,6.3 其他表面处理技术,二、激光表面处理,图6-5 激光表面处理装置示意图,Page 36,6.3 其他表面处理技术,三、离子注入,图6-6 离子注入装置示意图,Page 37,6.3 其他表面处理技术,三、离子注入,离子注入技术与气相沉积、等离子喷涂、电子束和激光束热处理等表面处理工艺不同，其主要特点是：,Page 38,6.3 其他表面处理技术,三、离子注入,离子注入技术与气相沉积、等离子喷涂、电子束和激光束热处理等表面处理工艺不同，其主要特点是：,Page 39,6.3 其他表面处理技术,三、离子注入,离子注入技术与气相沉积、等离子喷涂、电子束和激光束热处理等表面处理工艺不同，其主要特点是：,Page 40,6.3 其他表面处理技术,四、气相沉积,物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD),按照过程的本质,Page 41,6.3 其他表面处理技术,四、气相沉积,Page 42,6.3 其他表面处理技术,四、气相沉积,(一)化学气相沉积,(2) 吸附于工件表面的各种物质发生表面化学反应。,(1) 反应气体向工件表面扩散并被吸附。,(3) 生成物质点聚集成晶核并增大。,Page 43,6.3 其他表面处理技术,四、气相沉积,(一)化学气相沉积,(5) 沉积层与基体的界面发生元素的互扩散，形成镀层。,(4) 表面化学反应中产生的气体产物脱离工件表面返回气相。,Page 44,6.3 其他表面处理技术,四、气相沉积,(二)物理气相沉积,物理气相沉积(简称PVD)是将金属、合金或化合物放在真空室中蒸发(或称溅射)，使这些气相原子或分子在一定条件下沉积在工件表面上的工艺。,Page 45,6.3 其他表面处理技术,四、气相沉积,(二)物理气相沉积,Page 46,6.3 其他表面处理技术,五、电子束表面处理,电子束表面处理技术一般除表面淬火外，还可以进行表面重熔、表面合金化和表面非晶化，提高钢和铸铁的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀性能。,Page 47,复习思考题,1请解释下列技术术语：表面化学热处理、渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、电镀、电刷镀、热喷涂、气相沉积、激光表面处理、离子注入、电子束表面处理。 2模具表面处理的目的是什么？模具表面处理常用的方法有哪些？ 3碳氮共渗与渗碳相比有哪些特点？常用于什么场合？ 4渗硼的方法有哪几种？渗硼常适用于哪些模具？使用效果如何？ 5碳氮共渗与氮碳共渗有什么区别？各用于哪些场合？,Page 48,复习思考题,6何谓渗金属？渗铬、渗钒性能上有什么特点？常用于哪些模具的表面处理？ 7电刷镀有何特点？在工艺、性能、应用上与电镀有何区别？ 8气相沉积有哪些方法？分别用于哪些模具的强化处理？ 9什么是化学镀？它有何工艺特点？ 10试比较激光表面处理、电子束表面处理、离子注入表面处理、气相沉积的工艺方法和性能特点？,