模具材料及其表面處理技術(shù)的發(fā)展

陳超 王登輝

摘要：在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中，模具在所有的生產(chǎn)工藝裝備中已占有了舉足輕重的地位。模具的生產(chǎn)效率相比較于其他的生產(chǎn)工藝十分高效，并且它的整體利用效果較好。在近些年來(lái)，我國(guó)工業(yè)技術(shù)伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷地進(jìn)步，人們對(duì)模具的要求比以往都要嚴(yán)格。現(xiàn)在最令人關(guān)心的問(wèn)題就是如何更大程度的提高模具材料的質(zhì)量、延長(zhǎng)它的使用壽命以及降低它的生產(chǎn)成本。而表面處理技術(shù)是可以解決這些問(wèn)題的最有效的方法，這種技術(shù)對(duì)于解決這些問(wèn)題具有重大的意義。

關(guān)鍵詞：模具材料;表面處理;發(fā)展

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，模具生產(chǎn)以及模具材料還有和它有關(guān)的表面處理技術(shù)正在慢慢的走進(jìn)人們的視線(xiàn)。近幾年，全球各個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，與此同時(shí)，模具的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到全球工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中，包括現(xiàn)在的汽車(chē)生產(chǎn)行業(yè)、航空航天、機(jī)械生產(chǎn)等行業(yè)。模具作為工業(yè)生產(chǎn)中一種必不可少的生產(chǎn)設(shè)備，一直沿用至今，它在工業(yè)生產(chǎn)中起到了很大的作用，并且對(duì)于推動(dòng)生產(chǎn)的發(fā)展具有重要的意義。

1 模具材料的應(yīng)用與不足

1.1 模具材料的應(yīng)用

模具材料在近現(xiàn)代的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在得到人們重視的同時(shí)，人們也在加快分享、共同進(jìn)步的速度。在2019年上海國(guó)家會(huì)展中心召開(kāi)優(yōu)秀模具材料及材料熱處理應(yīng)用分享峰會(huì)[1]。在會(huì)議上，大家一起探討交流關(guān)于模具材料以及熱處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步的夢(mèng)想。

在近些年來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)以一定的速度在穩(wěn)定的增長(zhǎng)，并且我國(guó)的模具工業(yè)產(chǎn)值在世界產(chǎn)值中占有的比例也在逐漸的提高。而在這些應(yīng)用中，模具鋼的應(yīng)用最為廣泛，它主要包括各種工具鋼、調(diào)質(zhì)鋼以及不銹鋼等，在另一方面，鑄鐵等在模具制造中也有了一定的應(yīng)用。

1.2 模具材料的不足

但在另一方面，雖然我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)有了很大的提升與進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比在模具設(shè)計(jì)與制造水平上仍然比較落后，存在很多不足的地方。其中，限制我國(guó)模具發(fā)展的最大因素之一是模具材料的不足與落后。由于我國(guó)模具材料的發(fā)展歷史很短暫，所以在生產(chǎn)工序與質(zhì)量檢測(cè)等方面與國(guó)外存在較大的差距，并且我國(guó)對(duì)于模具的新型材料以及熱處理等新型工藝的研究較少，以至于我國(guó)模具材料的性能沒(méi)有得到有效地提高，模具的應(yīng)用也因此受到了阻礙[2]。所以，合理的選用模具材料以及適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囀翘岣呶覈?guó)模具生產(chǎn)和發(fā)展的關(guān)鍵。

2 模具表面處理技術(shù)的主要處理方法

模具表面處理技術(shù)可有效改善模具質(zhì)量。在現(xiàn)代工業(yè)與科技技術(shù)的高速發(fā)展中，工業(yè)制造行業(yè)對(duì)于模具的可靠性、使用的壽命以及它的性能的要求變得越來(lái)越嚴(yán)格，主要原因是模具的這些相關(guān)屬性直接決定著與它相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量的高低以及生產(chǎn)成本的多少和使用壽命的長(zhǎng)短。由于在工作的過(guò)程中，模具一直處在一定的力與熱作用下，同時(shí)，在長(zhǎng)期的循環(huán)應(yīng)力的作用下[3]，模具一般都會(huì)因?yàn)槌惺懿蛔∵@種長(zhǎng)期的考驗(yàn)而產(chǎn)生斷裂，所以在選擇模具材料時(shí)要選擇耐磨性強(qiáng)，耐高溫性強(qiáng)等性能比較好的模具材料。

在近些年來(lái)，我國(guó)雖然開(kāi)發(fā)出來(lái)一些新型的模具材料，但仍然不能滿(mǎn)足我們所要要求的標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，表面處理技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以使模具材料的一些缺點(diǎn)得到緩和。表面處理技術(shù)可以改變模具材料的各個(gè)方面，例如它的成分、組織等，以此來(lái)改變它的性能，使得模具具有更高的可靠性。

2.1 化學(xué)表面處理法

化學(xué)表面處理法一般包括兩種形式：表面擴(kuò)散和滲透。在表面擴(kuò)散這一方法中，表面涂層擴(kuò)散主要是通過(guò)根據(jù)模具的表面溫度，使特定的物質(zhì)滲透到模具中，以此來(lái)改變模具的成分和結(jié)構(gòu)。

2.2 物理表面處理法

物理表面處理方法的原理是對(duì)模具進(jìn)行一些物理方法來(lái)改善模具本身的一些力學(xué)性能，來(lái)更好的增強(qiáng)模具的硬度，以此來(lái)達(dá)到增強(qiáng)模具自身耐磨性的需求。但這種生產(chǎn)方式的產(chǎn)量很低，并且模具表面由于經(jīng)歷過(guò)不同程度的過(guò)熱，所以它的質(zhì)量很難控制，這種方法主要適用于小批量的模具表面處理[4]。

2.3表面覆層處理法

表面覆層處理法的原理是通過(guò)在模具表面上沉積一個(gè)薄層金屬面或者合金層，以此來(lái)使得模具材料的性能得到提高。表面覆層處理法常見(jiàn)的工藝手法是表面鍍層法、離子注入等。在模具表面處理方法中，電鍍與化學(xué)鍍是最常用也是比較傳統(tǒng)的方法。電鍍的溫度要求低，一般的鍍層之間都會(huì)有一定的摩擦，這會(huì)導(dǎo)致模具的耐磨性降低，但這種方法卻跟以往的不同，其摩擦較小。但是這種方法的應(yīng)用也會(huì)受到限制，因?yàn)樗鼘?duì)環(huán)境的危害比較大，因此不建議使用。相比較于電鍍，刷鍍的操作更為簡(jiǎn)單，而且不必?fù)?dān)心環(huán)境污染問(wèn)題。

3 模具表面處理技術(shù)發(fā)展展望

在模具表面上表面處理技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高模具的性能，使之越來(lái)越靠近我們所需要的質(zhì)量水平。表面處理技術(shù)在一定的程度上彌補(bǔ)了模具材料的不足，它主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，表面處理技術(shù)可以通過(guò)改變模具自身的組成和成分來(lái)改善它的性能，性能一旦發(fā)生改變，而且是往好的方面進(jìn)行改善，這樣一來(lái)就能自然地延長(zhǎng)模具的使用壽命。

第二，通過(guò)改善表面處理技術(shù)提高了模具表面的抗摩擦力，進(jìn)而提高了模具工業(yè)的生產(chǎn)率。

第三，該技術(shù)也可用來(lái)對(duì)模具進(jìn)行修復(fù)，例如電刷鍍技術(shù)，該技術(shù)在操作過(guò)程中無(wú)需對(duì)模具進(jìn)行拆卸即可完成對(duì)模具的修復(fù)，并且還能保證模具的質(zhì)量不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

4 小結(jié)

對(duì)于以往傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)，我們應(yīng)該針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行改善與提高，比如一些比較嚴(yán)重的、現(xiàn)在迫切需要得到改善或者徹底消除的負(fù)面影響--環(huán)境污染問(wèn)題和生產(chǎn)成本問(wèn)題等。結(jié)合目前我國(guó)的實(shí)際情況，表面處理技術(shù)所用到的設(shè)備消耗十分的巨大，所消耗的成本也比較高，所以這些只應(yīng)用于一些長(zhǎng)壽命的模具上?？傮w來(lái)說(shuō)，我國(guó)的模具制造業(yè)不僅需要在表面處理技術(shù)上進(jìn)行完善，還要繼續(xù)深入研究多個(gè)角度、多種方位的新的處理技術(shù)，以此來(lái)提高我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)的水平。

參考文獻(xiàn)

[1]第12次全國(guó)熱處理大會(huì)二次通知[J].金屬熱處理，2019（6）：44.

[2]王建國(guó).淺析模具表面質(zhì)量問(wèn)題分析與新技術(shù)應(yīng)用[J].化工管理，2018（31）：155-156.

[3]趙光遠(yuǎn).玻璃模具材料分析研究[J].中國(guó)高新區(qū)，2017（14）：101-102.

[4]韓方恒.化工設(shè)計(jì)通訊[J].2019年第11期51-51，70.