一種汽車模具鑲塊的TD處理工藝研究

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安市，710302） 陳順利

1 前言

在模具的設(shè)計(jì)和制造中，為使模具具有優(yōu)良的硬度和耐磨性，保證模具在生產(chǎn)使用中具有良好的工作狀態(tài)和較長的使用壽命，必須對(duì)模具進(jìn)行表面強(qiáng)化。

TD最直意的理解就是對(duì)金屬基體滲入耐磨金屬原子，即滲金屬（相對(duì)于滲碳、滲硼、滲氮只是滲非金屬）。其原理是利用碳在高溫下擴(kuò)散。在一定的處理溫度下，將有一定碳含量的金屬工件置入硼砂熔鹽中(含有釩、鈦、鉻等金屬原子)，讓硼砂熔鹽中的金屬原子與工件中的碳原子產(chǎn)生反應(yīng)，從而擴(kuò)散在工件表面形成一層碳化層。這個(gè)過程就叫TD。

在平時(shí)的設(shè)計(jì)中，使用TD處理的情況不多，產(chǎn)品產(chǎn)量大、質(zhì)量要求高、易磨損的模具部件才需要TD處理。下列情況之一或組合情況出現(xiàn)，導(dǎo)致模具部件易磨損，就需要作TD處理。

1）工作溫度低于500℃的磨損失效的沖壓、擠壓、拉拔、滾壓模具；

2）被加工材料板厚超過1.4mm；

3）被加工材料屈服強(qiáng)度超過400Mpa；

4）產(chǎn)品的外觀要求嚴(yán)格；

5）單一產(chǎn)量大于10萬件。

2 以SKD11（Cr12Mo1V1）為例模具鑲塊零件TD工藝

2.1 設(shè)備及TD前的熱處理

TD處理所用設(shè)備一般為普通外熱式坩堝鹽浴爐。為降低模具SKD11（Cr12Mo1V1）材料在TD處理過程中的變形。模具需要TD前的熱處理，前期熱處理是選擇高淬高回還是低淬低回，有下列選擇原則：

1）當(dāng)下列現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)優(yōu)選低淬低回：

模具工作溫度＜200℃；

模具變形相對(duì)要求不嚴(yán)，精度要求相對(duì)不高；

模具的韌性要求高；

線切割的形狀不復(fù)雜，無明顯尖角或R＞0.5mm；

只考慮TD處理的表面強(qiáng)化方式，不選擇QPQ、PVD處理。

2）當(dāng)下列現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)優(yōu)選高淬高回：

模具工作溫度＞200℃；

模具的變形要求、精度要求相對(duì)較高；

模具的韌性要求不高；

淬火后的線切割形狀復(fù)雜，R＜0.5mm；

除TD工藝外，也有可能考慮QPQ、PVD的表面強(qiáng)化方式。

因?yàn)槟＞哞倝K符合高淬高回要求，所以SKD11（Cr12Mo1V1）材料TD前的熱處理方式為：用1080～1020℃淬火，氣淬或空冷，用510～520℃回火。

2.2 TD過程

1）裝夾：根據(jù)模具的形狀、幾何尺寸、長徑比、壁厚等因素選擇正確的裝夾方式

2）預(yù)熱溫度：合理的預(yù)熱溫度既能保證模具的變形也能充分保證模具在TD處理過程中不開裂。出、入爐姿態(tài)：

3）出、入爐的姿態(tài)控制可以減少模具在坩堝中與鹽浴的阻力，阻力越小，變形越小。

4）爐中攪拌：TD的中途攪拌頻次和方法也對(duì)模具的變形也有一定的影響。

5）冷卻方式和速度：這點(diǎn)也是比較關(guān)鍵的。冷卻速度越慢其變形也就越小，冷卻速度與冷卻介質(zhì)的選擇和模具的變形量有著明顯的因果關(guān)系。

3 總結(jié)

1）優(yōu)點(diǎn)是處理后模具鑲塊性能很好，表面光潔度高，表面合金薄膜不易脫落。

2）缺點(diǎn)是模具鑲塊變形不易控制，最多造成鑲塊接縫面變形達(dá)到1mm；為了使模具鑲塊在TD過程中變形最小。主要的方法有：

模具的設(shè)計(jì)：從形狀、尺寸、長徑比、壁厚和鑲塊模具的分段盡可能兼顧到模具在TD過程中的變形。

材料：國產(chǎn)的Cr12MoV材料要符合GB/T 1299-2000標(biāo)準(zhǔn)。其他進(jìn)口材料要符合其行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

熱處理：選擇高淬高回，冷卻介質(zhì)最好選擇氣淬或空冷；

通過工藝試驗(yàn)預(yù)留尺寸：少數(shù)公差要求嚴(yán)格的模具可以對(duì)同一爐次的模具材料進(jìn)行TD 處理的工藝試驗(yàn)的方法，總結(jié)和試驗(yàn)出模具變形的規(guī)律和變形量，再根據(jù)其變形量來在上一道加工工藝中通過預(yù)留尺寸的方法來補(bǔ)償模具的變形，讓其能無限接近或滿足其使用要求。