表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

李顯寬

摘 要：作為一門科學(xué)與技術(shù)，表面工程能夠有效的改善電子電器元件、機(jī)械零件等基質(zhì)材料表面的性能。如今，表面工程中的各項(xiàng)表面技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到各類機(jī)電產(chǎn)品當(dāng)中，顯然已經(jīng)成為了現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分，是當(dāng)前維修、再制造環(huán)節(jié)中是基本手段。文章首先對模具表面的主要處理技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，其次對表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與探討。

關(guān)鍵詞：模具制造；表面工程技術(shù)；應(yīng)用

作為模具工業(yè)的基礎(chǔ)，模具材料隨著模具工業(yè)的迅猛發(fā)展，其不但需要具備較高的韌性、強(qiáng)度之外，還需要具有良好的綜合性能。通過表面工程技術(shù)的應(yīng)用，不僅能讓模具表面的各種性能得到相應(yīng)的提高，并且模具內(nèi)部也將保持著足夠的強(qiáng)韌性。顯然，它的應(yīng)用對于模具綜合性能的改善、材料潛力的發(fā)揮、成本的降低、合金元素的節(jié)約以及模具新材料的進(jìn)一步利用來說，都十分有效。

1 模具表面的主要處理技術(shù)

1.1 硬化膜沉積技術(shù)

物理氣相沉積技術(shù)、化學(xué)氣相沉積（CVD）是目前較為成熟的硬化膜沉積技術(shù)。硬化膜沉積技術(shù)在最早出現(xiàn)的時候，通常都是應(yīng)用在刀具、量具等工具上，有著極佳的效果。并且，很多刀具都已經(jīng)將涂覆硬化膜當(dāng)做成最為標(biāo)準(zhǔn)的工藝。在目前的實(shí)際應(yīng)用過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)，硬化膜沉積技術(shù)的成本是較高的，尤其體現(xiàn)在設(shè)備的成本上。同時，硬化膜沉積技術(shù)依舊只應(yīng)用于一些較精密且具有長壽命的模具上，如果通過建立熱處理中心的方式來對其應(yīng)用，必定會大大降低涂覆硬化膜的成本。顯然，在硬化膜沉積技術(shù)的應(yīng)用下，整個模具制造的水平將得到實(shí)質(zhì)性的提高。

1.2 滲氮技術(shù)

在整個滲氮工藝中，具有離子滲氮、液體滲氮、氣體滲氮等多種方式，而每一種不同的滲氮方式中都具有諸多不同的滲氮技術(shù)，這些不同的技術(shù)能夠有效的適應(yīng)不同工件、不同鋼種的實(shí)際要求。另外，由于滲氮技術(shù)能夠有效的形成性能較為優(yōu)良的表面，并且滲氮的溫度較低，在滲氮后并不需要激烈的冷卻，而模具的變形也很小，加之滲氮工藝和模具鋼淬火工藝之間具有良好的協(xié)調(diào)性。因此，在模具的制造過程中，滲氮技術(shù)不但是采用最早的表面處理技術(shù)，同時也是得到最廣泛應(yīng)用的表面處理技術(shù)。

1.3 滲碳技術(shù)

在提高模具整體強(qiáng)韌性的過程中，滲碳技術(shù)的應(yīng)用能夠很好的達(dá)到這樣的目的，也就是說要使工作表面具有較高的強(qiáng)度以及較高的耐磨性。在一般情況下，應(yīng)該將較低級的材料進(jìn)行滲碳淬火處理，將其用來替代那些高級別的材料，以此來有效的降低模具的制造成本。

1.4 納米表面技術(shù)

在整個納米表面工程中，始終是將納米材料以及相應(yīng)的其他低維非平衡材料作為基礎(chǔ)的，然后通過特定的加工手段、技術(shù)來對固體的表面進(jìn)行超精細(xì)加工處理，從而有效的實(shí)現(xiàn)固體表面的改性、強(qiáng)化或賦予一定的新功能。具體而言，納米表面技術(shù)主要具有兩個方面的內(nèi)容：一是納米結(jié)構(gòu)涂層的制作。在整個納米結(jié)構(gòu)涂層的制作中，最為有效的制作方法即是熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用。與其他的技術(shù)相比較，熱噴涂技術(shù)具有工藝簡單、涂層厚度變化范圍大、涂層和基體選擇范圍廣、容易形成復(fù)合涂層以及沉積速率快等優(yōu)越性。同時，與傳統(tǒng)的熱噴涂涂層相比較，納米結(jié)構(gòu)的涂層在韌性、強(qiáng)度、抗熱疲勞、抗腐蝕等多方面都有著較為明顯的改善[1]；二是納米復(fù)合鍍層的制作。將一維納米質(zhì)點(diǎn)粉體材料或零維材料加入到傳統(tǒng)的電鍍液當(dāng)中，即能夠有效的形成納米復(fù)合鍍層。對于模具的制造而言，如果通過了納米復(fù)合鍍層，必然能夠讓其本身的精度長久保持不變，而長時間的使用鍍層，模具表面將長時間的處于光滑的狀態(tài)，不會出現(xiàn)任何裂紋，其壽命必定會得到有效的延長。

2 模具制造中表面工程技術(shù)的應(yīng)用

2.1 表面工程技術(shù)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用

一是在節(jié)約能源、降低成本的同時，還能夠有效的改善環(huán)境。通過表面技術(shù)的應(yīng)用，在模具工件表面制備具有優(yōu)良性能的涂層，不僅能夠降低能源消耗，也能提高熱效率。比如熱工設(shè)備在高溫環(huán)境中所使用的部件，如果我們在表面上施加隔熱涂層，即能夠有效的減小熱量損失。而在燃料的節(jié)省上，可以通過先進(jìn)的表面技術(shù)來替代污染較大的技術(shù)，從而改善作業(yè)的環(huán)境質(zhì)量，讓零件的腐蝕、磨損等現(xiàn)象僅僅發(fā)生在表面。而對于這些表面損壞現(xiàn)象，只需要進(jìn)行表面的強(qiáng)化與修復(fù)即可，并不需要對材料進(jìn)行整體改變，從而讓材料物盡其用；二是減緩與消除金屬材料表面的變化或損傷。在實(shí)際的作業(yè)中，無論是金屬機(jī)器設(shè)備還是相應(yīng)的零部件，其都需要承受各種外界的負(fù)荷，并且會產(chǎn)生出程度不一、形式多樣的表面變化、損傷。因此，對于工程材料或零部件而言，其表面通常都會存在著一定的宏觀缺陷或微觀缺陷，這就使得表面缺陷處成為了有效降低材料耐蝕性能、力學(xué)性能、耐磨性能等的發(fā)源地[2]。而通過表面技術(shù)的應(yīng)用，不但能夠減緩材料表面的變化、損傷，對表面的缺陷進(jìn)行掩蓋，更能提高零部件、材料使用的可靠性，以及延長其使用的壽命。

2.2 表面工程技術(shù)在模具型腔表面處理中的應(yīng)用

一是經(jīng)過表面涂層或者合金化的處理，低合金鋼或者碳素工具鋼的綜合性能必定能夠達(dá)到硬質(zhì)合金以及高合金化模具材料的性能指標(biāo)（甚至超過）。這對于材料成本的降低而言，必然具有重要的意義；二是表面工程技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的提高模具型腔表面的耐蝕性、耐磨性、抗高溫氧化性，表面的硬度將得到實(shí)質(zhì)性的提升。在各方面性能得以提升的情況下，模具的使用壽命必然也會隨之增加。同時，表面工程技術(shù)的應(yīng)用還能夠提高模具型腔表面的脫模能力與抗擦傷能力，其生產(chǎn)效率也會隨之提高；三是表面工程技術(shù)也能夠在模具的修復(fù)與再制造過程中發(fā)揮出重要作用，將使模具的修復(fù)與再制造過程更有效率、質(zhì)量；四是在模具型腔表面紋飾的制造中，表面工程技術(shù)的應(yīng)用必定能夠提高制品的附加值、檔次。

3 結(jié)束語

總之，在改善模具綜合性能的過程中，表面工程技術(shù)的作用必定占據(jù)了相當(dāng)關(guān)鍵的地位。因此，模具企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)與技術(shù)界的合作，堅(jiān)持走市場化、產(chǎn)業(yè)化的道路，加快表面工程技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、實(shí)用化進(jìn)程，從而讓模具的性能與綜合質(zhì)量得以全面的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]張立杰.表面處理技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用[J].大眾科技，2010，11：110-111.

[2]李養(yǎng)良，杜大明，宋杰光，等.模具表面強(qiáng)化新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J].熱處理技術(shù)與裝備，2010，4：9-12+59.