表面處理技術(shù)在汽車沖壓模具上的應(yīng)用

周富強(qiáng)

摘 要：近年來，隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，各汽車生產(chǎn)制造企業(yè)也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。為了能夠在激烈的市場競爭中獲得一席之位，都會從提升自身的汽車生產(chǎn)制造工藝上入手。然而，結(jié)合當(dāng)前沖壓模具的制造和設(shè)計來看，其中仍然存在有很多的技術(shù)問題，需要進(jìn)一步更新和完善。作為技術(shù)密集型產(chǎn)品，沖壓模具在汽車行業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。模具的制造和設(shè)計受到很多因素的影響，比如生產(chǎn)效率，沖壓件質(zhì)量等等。對于一款車型而言，車身變化速度最快，變化周期最短，跟車身開發(fā)具有緊密聯(lián)系的一個環(huán)節(jié)就是沖壓模具的生產(chǎn)制造，沖壓模具的生產(chǎn)制造也是影響我國汽車行業(yè)發(fā)展的一個非常重要的因素。本文就表面處理技術(shù)在汽車沖壓模具上的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：表面處理技術(shù);汽車;沖壓模具

0 引言

在汽車制造中，沖壓制造件是汽車組成的主要零部件，由汽車沖壓件制造工藝所生產(chǎn)的零部件本身具有經(jīng)濟(jì)適用、精準(zhǔn)度高、品質(zhì)較高等特點(diǎn)。要特別注意的是，汽車沖壓件制造工藝的模具設(shè)計十分關(guān)鍵，是決定沖壓制造件質(zhì)量的關(guān)鍵所在，為此，對表面處理技術(shù)在汽車沖壓模具上的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要意義。

1 汽車沖壓模具的概念

沖壓模具是在冷沖壓過程中將材料加工成零件的一種特殊工藝裝備。沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的模具在室溫下對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖模是沖壓生產(chǎn)中必不可少的工藝裝備，是一種技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本直接關(guān)系到模具的設(shè)計和制造。模具設(shè)計制造技術(shù)水平是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，在某種程度上決定著新產(chǎn)品的質(zhì)量、效率和開發(fā)能力。

2 表面處理技術(shù)在汽車沖壓模具上的應(yīng)用

2.1 鍍鉻技術(shù)

在鍍鉻電鍍液中，被電鍍物為陰極，不溶性金屬（鉛或鉛合金）為陽極，接通電流后，電鍍液中的鉻離子（Cr6+），在陰極上放電析出金屬鉻，附著在被電鍍物表面，形成鍍鉻層，鍍層厚度通過電鍍時間來控制，一般情況下通電1h鍍層厚度增加10μm，常規(guī)鍍層厚度在10～15μm。鍍鉻可重復(fù)進(jìn)行，但是在鍍鉻前需去除之前的鍍層，鍍層溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。基于環(huán)保和循環(huán)利用方面考慮，使用電鍍液過濾設(shè)備將電鍍液中雜質(zhì)過濾后，提取潔凈的含有鉻化合物的混合液;然后通過電鍍液轉(zhuǎn)換設(shè)備將有價值的鉻化合物進(jìn)行提純后加入電鍍槽中，增加其濃度，達(dá)到再生和重復(fù)利用的目的。剩余廢水經(jīng)過環(huán)保無害化處理后進(jìn)行排放。模具型面及拉延面、拉延筋的沙眼、裂紋缺陷需補(bǔ)焊、修順、研配合格，上線調(diào)試至制件表面無明顯起皺且狀態(tài)穩(wěn)定后，方可實(shí)施鍍鉻處理，否則鍍鉻后壽命難以保證。實(shí)施鍍鉻處理后，需要及時清除模具表面雜質(zhì)和油污，遠(yuǎn)離焊接高溫環(huán)境，避免砂輪機(jī)粗砂紙打磨，及時鈍化處理小缺陷（800號以上砂紙），可以有效延長模具鍍鉻使用壽命。針對模具上難以通過焊接修復(fù)的大范圍深度疲勞裂紋及大面積的沙眼缺陷，可以考慮先實(shí)施激光熔覆技術(shù)修復(fù)缺陷，而后再實(shí)施鍍鉻處理，相比人工焊接處理缺陷的模具鍍鉻使用壽命更長。

2.2 激光熔覆技術(shù)

激光熔覆技術(shù)，也被稱為激光堆焊技術(shù)，是用高能激光束（104～106W/cm2）輻照工件基體表面，使工件基體表面與熔覆材料快速熔為一體的技術(shù)。凝固硬化后具有耐磨性好、沖擊韌性高、疲勞強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，可以顯著延長模具使用壽命，針對覆蓋件模具M(jìn)oCr鑄鐵效果較明顯。該技術(shù)目前有2種常規(guī)方法，原料預(yù)置法和同步送料法。

原料預(yù)置法工藝較簡單、操作較靈活，但基體熔深不易控制、稀釋度較大，對人員技術(shù)要求比較高，需要合理分布原料粉末覆層，同時對粘結(jié)劑要求較高。同步送料法更有利于工藝參數(shù)控制，生產(chǎn)效率和熔覆質(zhì)量更易保證。激光熔覆前的預(yù)處理注意事項(xiàng)：將模具缺陷（疲勞裂紋、組織疏松針孔）提前打磨、去除徹底，以最大程度減小激光熔覆后，應(yīng)力裂紋的擴(kuò)大趨勢。實(shí)施激光熔覆處理前，需對模具待處理面進(jìn)行快速火焰烘烤，以消除表面殘存的油污，而后對表面的銹跡進(jìn)行徹底清理，以減少氣孔及針狀沙眼的產(chǎn)生，確保激光熔覆層的質(zhì)量。在激光功率等參數(shù)不變情況下，熔覆層硬度深度隨激光移動速度的增加而減小，而硬化層硬度隨掃描速度的變化不大。通過控制激光移動掃描速度，可以提升熔覆層的硬度并確保硬度分布均勻。根據(jù)不同的模具基材選定合適的熔覆層粉末材質(zhì)，以提高模具基材與熔覆層材質(zhì)的有效熔合，得到硬度均勻的激光熔覆層，有效改善覆蓋件拉延模的拉毛問題。激光熔覆處理后的模具需定期實(shí)施保養(yǎng)和清洗，可以使用800號細(xì)砂紙沾煤油對模具表面進(jìn)行拋光處理，對模具整體實(shí)施清洗、吹干、清擦和涂油潤滑處理。

2.3 PPD技術(shù)

PPD等離子體滲氮技術(shù)是在低壓滲氮?dú)夥罩?，?dāng)滲氮爐中真空度達(dá)到一定數(shù)值，在模具零件陰極，殼體陽極之間施加電壓，陰、陽間氣體被擊穿后，產(chǎn)生輝光放電，稀薄氣體被電離形成等離子體氣氛的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可顯著提高金屬材料表面硬度、耐磨性、耐蝕性和高溫抗氧化性能。同時具有節(jié)約能源、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，我國沖壓模具已將表面處理技術(shù)應(yīng)用于模具制造，近年來發(fā)展迅速。但是，表面處理技術(shù)在我國的推廣還需要深化，我國沖壓模具行業(yè)的發(fā)展水平，特別是復(fù)雜、大型化的中高檔沖壓模具，與發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距。我國應(yīng)大力開展模具設(shè)計與制造技術(shù)研究，使表面處理技術(shù)在模具行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并用于改造傳統(tǒng)模具行業(yè)。這是我國模具行業(yè)發(fā)展的大趨勢。未來，必須進(jìn)一步提高沖壓模具的設(shè)計質(zhì)量，增強(qiáng)沖壓模具的制造精度，這樣才能有效減少生產(chǎn)成本，優(yōu)化和完善汽車零部件的質(zhì)量，推動汽車制造業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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