試析表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用及展望

鄭康

摘 要：機(jī)器是由機(jī)械工件裝配而成，機(jī)器的失效是在個(gè)別的零件的實(shí)效所造成的，其根本原因是零件的使用性能。表面的粗糙度是判斷零件加工制造合格的一項(xiàng)重要的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)零件在工作的過(guò)程中耐磨性，配合質(zhì)量以及工作壽命有著極大的影響。所以，獲得正確的表面粗糙度數(shù)據(jù)以及降低機(jī)械加工粗糙度是機(jī)械加工過(guò)程中首要考慮的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；表面粗糙度；因素；調(diào)整；

在模具成型加工技術(shù)逐漸發(fā)展的同時(shí)，人們對(duì)模具制造材料的要求也在不斷的提升，要想快速實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，產(chǎn)業(yè)化的模具加工，就必須要最大限度的控制加工的成本已經(jīng)模具的材料。雖然通過(guò)了眾多技術(shù)人員的多年不懈努力，研究出了各種不同的新材料，然而在一些特殊的情況下，依舊無(wú)法做到控制成本，提升模具性能的需要。在模具的制造過(guò)程中能夠使用的表面工程技術(shù)有很多種，例如：熱擴(kuò)滲技術(shù)和熱噴涂技術(shù)，熱噴焊技術(shù)和復(fù)合電鍍技術(shù)等。

一·表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

1.1熱擴(kuò)滲技術(shù)

熱擴(kuò)滲技術(shù)，指的是以加熱的形式，把非金屬或者金屬滲進(jìn)加工（金屬材料）的表面當(dāng)中，從而成為表面合金層的一種高科技技術(shù)，更改基數(shù)的主要特征表現(xiàn)為；依托構(gòu)成合金的形式，來(lái)完成基材和擴(kuò)滲層之間的融合，融合強(qiáng)度比較大，這是其他先進(jìn)技術(shù)（如化學(xué)鍍，物理氣相沉積等）所達(dá)不到的效果。一般情況下，使用熱擴(kuò)滲技術(shù)的合金元素主要由硫，鈦，鋁等，這些元素都是已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用在各種各樣的模具制造上。伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，熱擴(kuò)滲技術(shù)也得到了極大的進(jìn)步，而且在模具表面強(qiáng)化過(guò)程中已經(jīng)出現(xiàn)了二元共滲技術(shù)以及多元共滲技術(shù)。根據(jù)模具的類(lèi)型與滲入元素的不一樣，選擇的最理想的滲入工藝也是不一樣的，當(dāng)今社會(huì)使用最為廣泛的熱擴(kuò)滲技術(shù)：由滲碳工藝，氣體法低溫?zé)釘U(kuò)滲技術(shù)等。

1.2熱噴涂技術(shù)與熱噴焊技術(shù)

在對(duì)噴涂材料進(jìn)行熱處理時(shí)，讓它其達(dá)到半熔融亦或者是熔融狀態(tài)，之后在使用高速氣流方式，對(duì)材料進(jìn)行霧化以及加速處理，進(jìn)而使用材料噴射至工件表面上，形成具備特殊性能表面涂層的一種手段，這就是所謂的熱噴涂技術(shù)。根據(jù)加熱噴涂材料的熱源不同類(lèi)型，對(duì)技術(shù)進(jìn)行細(xì)化分解，可以分成三大類(lèi)，第一：高能束加熱法，第二：電氣法，第三：燃?xì)夥?。在?shí)際的運(yùn)用中，熱噴涂技術(shù)還是存在一定的不足之處，即是基材之間的結(jié)合不夠精密，且強(qiáng)度不足，在模具的表面強(qiáng)化過(guò)程中無(wú)法起到任何作用。在這樣的情況下，對(duì)涂層之間實(shí)現(xiàn)結(jié)合，且使其氣孔率下降的工藝也隨之改變，這種工藝技術(shù)就是所謂的熱噴焊技術(shù)。

1.3復(fù)合電鍍技術(shù)

一般的情況下，電鍍層的使用用途具體體現(xiàn)在基材裝飾，防腐等。復(fù)合電鍍技術(shù)的研發(fā)，在處理工件表面的磨損和高溫腐蝕等諸多方面都發(fā)揮了極為重要的工作與價(jià)值，利用復(fù)合電鍍能夠?qū)Σ煌?lèi)型的耐磨鍍層加以制備，例如：模具表面進(jìn)行金剛石顆粒的復(fù)合鍍層，能夠有效的提升模具表面的耐磨性。在近年來(lái)，為了讓復(fù)合鍍層的耐磨性得到最大限度的提升，相關(guān)技術(shù)人員做出的許多努力，采取了多種不同措施，例如：?jiǎn)谓饘馘儗犹鎿Q成包含NI-MN，NI-CO，NI-FE鍍層等著內(nèi)合金鍍層，進(jìn)而在程度上提升模具表面的硬度，或者是指基材金屬的選用，選擇硬CR鍍層，來(lái)提升模具表面的耐磨性和腐蝕性。

1.4氣相沉積技術(shù)

根據(jù)成膜的基本原理，可以對(duì)硬化膜沉積技術(shù)進(jìn)行一定的分類(lèi)，一般可以分為物理氣相沉積技術(shù)與化學(xué)氣相沉積技術(shù)。

（1）物理氣相沉積技術(shù)（PVD）：該技術(shù)就是要在真空環(huán)境下，使用不同的物理方式形成的分子與原子在基材表面沉積，進(jìn)而形成涂層的一個(gè)過(guò)程。依據(jù)分子與原子沉積過(guò)程中的物理機(jī)制，可以對(duì)物理氣相沉積技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的細(xì)化分類(lèi)，1.離子鍍，2.真空濺射，3.真空蒸鍍等。在模具表面強(qiáng)化的過(guò)程中，采用多弧離子鍍技術(shù)TIC以及TIN耐磨涂層，已經(jīng)在實(shí)際的生產(chǎn)紅得到了極大的體現(xiàn)。

（2）化學(xué)氣相沉積技術(shù)（CVD）；這是一種包含膜層內(nèi)不同元素的揮發(fā)性的化合物，在熱基體表面上出現(xiàn)氣相化學(xué)變化，進(jìn)而反映物構(gòu)成沉積涂層的工藝，在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，化學(xué)氣相沉積技術(shù)起到了極為相關(guān)的作用，尤其是部分超硬膜沉積物，在一定程度上提升了模具的耐磨性和耐腐蝕性。

二·模具表面工程技術(shù)的運(yùn)用展望

稀土元素在模具表面強(qiáng)化的技術(shù)中有一定的優(yōu)越性，特別是在對(duì)模具鋼的表層組織結(jié)構(gòu)，技能性能等方面。依據(jù)相關(guān)研究顯示，在中間添加稀土元素，能夠很大限度的提升滲速。并且還能將分布于晶界中微量雜質(zhì)的有害物質(zhì)作用予以去除，進(jìn)而達(dá)到晶界穩(wěn)定與強(qiáng)化作用。伴隨著人們對(duì)模具使用的要求提升，簡(jiǎn)單的表面處理技術(shù)也已經(jīng)難以滿足社會(huì)發(fā)展的需要，而是以綜合或復(fù)合的形式，對(duì)表面工程技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，能夠得到較好的效果。以使電刷鍍制備的NI-CU-P-MOS2鍍層為例：在中間添加稀土，能夠?qū)OS2的氧化起到抑制作用，進(jìn)而在一很大程度上提升鍍層的抗腐蝕和提高耐磨性，在最大限度上延長(zhǎng)模具的使用壽命。另外，在其表面強(qiáng)化技術(shù)當(dāng)中，稀土也能夠發(fā)揮出極大的作用，例如：化學(xué)沉積，電沉積，激光涂覆以及噴涂等等。

把表面工程技術(shù)與納米技術(shù)相結(jié)合起來(lái)，一樣能夠獲得比較理想的效果，即是提升模具的抗高溫氧化性，耐腐蝕性和耐磨性以及表面硬度。從而達(dá)到延長(zhǎng)模具使用壽命以及提高生產(chǎn)效率的目的。一般的納米表面工程，就是將將納米材料當(dāng)做基礎(chǔ)，利用特殊的工藝技術(shù)，對(duì)固體表面加以改性與強(qiáng)化的新系統(tǒng)工程。在模具表面強(qiáng)化中運(yùn)用納米材料，這項(xiàng)工藝依然處于發(fā)展時(shí)期，還必須加強(qiáng)研究和創(chuàng)新，方能得到更為廣泛的運(yùn)用。相關(guān)人員在這方面所需要做的工作還有許多，例如探究納米突出層強(qiáng)化模具的機(jī)理，分析化學(xué)組分之間存在怎樣的關(guān)系等。

在不斷的優(yōu)化改進(jìn)模具的各種功能方面，表面工程技術(shù)起到了極為關(guān)鍵的作用。工作人員只要不斷地對(duì)表面工程技術(shù)進(jìn)行研究，加以創(chuàng)新，而且強(qiáng)化模具企業(yè)和技術(shù)界之間的合作，走入市場(chǎng)化，規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化的發(fā)展之路，那么表面工程技術(shù)必定會(huì)得到快速的發(fā)展，我國(guó)模具產(chǎn)品的功能和質(zhì)量也會(huì)得到非常大的提升

參考文獻(xiàn)

[1]王昌，于同敏，周錦進(jìn).表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用[J].中國(guó)表面工程，2002，（1）：8-11.

[2]李顯寬.表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（10）：126-126.

[3]李顯寬.表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用與進(jìn)展[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009，（5）：189-191.

[4]王昌，于同敏，周錦進(jìn).表面工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用及展望[J].模具制造，2001，（12）：48-51.

（作者單位：湖北工程職業(yè)學(xué)院）