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汽车冲压模具表面处理技术——CVA

2018/7/10 | 来自: admin

随着汽车行业的迅猛发展,质量要求越来越高的汽车的车身冲压零部件,对于冲压模具的制造、应用提出了更高的质量要求,因此,现在汽车行业需要重点关注如何提高模具的质量及延长使用寿命。汽车冲压行业对对冲压模具表面的处理,会采用不同的表面处理技术来解决零件在高速冲压过程中,板材与模具表面摩擦发热而导致的各种零件破裂等问题。

表面改质技术应用冲压模具较为广泛,能有效改善冲压存在的问题。汽车冲压件本身材质及厚度种类繁多,且模具表面改质技术种类多,针对不同的零件材质、厚度选择何种表面改质技术在行业内并无具体的选用原则或规范。因此在实际生产中,应根据模具实际结构、板料的材质及厚度等情况,合理选择有效的表面处理技术。

模具的表面处理技术,是对模具表面的形态、化学成分、组织结构等利用表面涂覆、表面改性或复合处理技术来进行改变,来获取表面性能的一种系统工程。在对汽车冲压模具表面进行处理的技术方法有很有,可以主要归纳为:PVD〔物理)、PCVD〔物理化学)、CVD〔化学),TD覆层处理、HVOF(高速火焰喷涂)。从表面处理的方式上,还可以使用机械方法。随着科技的不断进步,在对汽车冲压模具进行表面处理时,越来越多的表面处理技术将被开发与应用。

TD是利用金属高温热反应扩散原理,便钢铁中的碳元素与活性合金元素介质经热化学反应扩散在钢铁表面形成牢固治金结合的NBC、CV、TiC等金属碳化物,渗覆层的硬度可高达1,600—3,800HV(比渗氮层的硬度要高2—3倍),同时其覆层结合力是气相沉积镀层(PVD、CVD、PCVD)无法比拟的。性能特点:硬度高、摩擦系数低,耐磨性能强;极强的抗咬死、抗拉伤性;抗腐蚀性良好,抗高温氧化;实用的耐剥落性,抗热震及足够韧性。模具经TD金属处理后,可以极大的延长模具使用寿命,修模次数也得到减少;使用润滑剂、脱模剂的用量也减少;可以提升成形制件的质量,极大的降低废品率。

一般来说,TD的处理周期在3天左右,TD前模具处理:来料检测(尺寸、基体硬度、材质确认、新旧模确认、外观缺陷检查)3h、抛光打磨4h、预热2h、搅拌2h;TD处理时间:TD处理12—16h;淬火处理:淬火0.5—1h、冷却6-7h;回火处理:回火8h、冷却3h;清洗时间:清晰5-6h;后处理及检测:钻孔、抛光打磨5h检测(尺寸、基体硬度、表向硬度、皮膜厚度)1h。

在TD处理过程中,模具可能会出现母材硬度不够,无法调整尺寸,满足不了模具使用要求的情况。问题的主要原因:模具钢材牌号选择不对或钢材质量不达标。应对方法:模具钢要选择合适TD处理的优质钢料;在进行TD处理前,有焊接模具的,在TD处理后可能会产生焊接部位不成膜或有焊接裂纹的问题。问题的主要原因:焊接材质与母材不匹配或需改进焊接方法。应对方法:选择与母材相匹配的焊接材料。处理方法:表面深度为O.5Omm厚的焊接部位可予以去除,重新焊接同母材相匹配的焊接材料;TD旧模具经多次TD处理后,会使得模具表面的成膜好,出现开裂或降低耐磨性等情况。问题的主要原因:模具经多次TD处理后,会不断减少母材表面的碳素,使得皮膜厚度不断下降,导致母材表面的脱碳层越来越深。另外,母材表面脱碳层深度超过O.5Omm以上,模具表面的成膜状态不好,也会导致模具开裂。当模具出现这种状况时,不能继续做TD处理。

而气相沉积中,PVD涂层无疑是解决以上问题的首选方法。吉林省力科科技有限公司采用世界上最为先进的低温(80℃~500℃)Arc100CF多磁场可控阴极电弧和线性离子源真空镀膜技术。将具有更高硬度、更强结合力和更均匀的薄膜运用在工模具以及有高耐磨要求的汽车零部件。与现行的物理蒸镀技术相比,多弧离子镀由于靶材离化率接近100%以及高强度的受控磁场,因此所沉积的薄膜硬度更高、与基件的结合力更强、薄膜厚度更加均匀、薄膜中所含杂质颗粒更少。
       同时力科科技联合国际涂层工艺鉴定的唯一机构加拿大温莎大学等离子体表面工程与摩擦学实验室对现有工艺进行升级,推出CVA(PN+Alphatizing+nACRo)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复合强化技术使用了低温离子注入渗透的方式,使CVA硬质涂层与基体界面实现互相嵌合,显著提高了涂层与基体的结合强度,避免产生TD、CVD处理工艺使模具变形开裂的问题。此项技术成功应用于汽车连杆曲轴锻造模具、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。
以锻造模具为例,在改善高温下热疲劳、粘粘等失效问题后,模具服役周期显著提升,使用寿命提高10倍,膜厚80μm,硬度为3000HV,工作温度可达到1300℃。具有极强的红硬性、抗氧化性、高硬度等特性。
       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TD和PVD,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。

在长期的使用过程中,模具表面极易出现各种质量缺陷,如凹槽、拉痕、砂眼等,这些质量缺陷极易导致冲压件表面出现拉伤、压痕等质量问题,不能有效控制质量,使得维护、返修、报废成本不断提高,为了满足产品质量,而降低整车成本,以提高市场竞争力。然而通过表面处理工艺技术,大幅度解决了此项问题,更加收到了事半功倍的成效,故整车厂现多以采用对模具表面做强化处理的方法来提高模具的使用寿命,以达到预期效果。

高速发展的汽车产业需要高性能模具的支撑,高端模具需要高水平的模具处理技术。随着环境对制造业低污染、低能耗、高性能的要求,TD处理技术、HVOF处理技术等会拥有更加广阔的市场前景,要加大对其开发与应用,提升汽车安全性能。