模具制造中模具表面精加工技术分析

2019-02-14贾瑞兴蒋湘东

数字通信世界 2019年9期

贾瑞兴，蒋湘东

（临沂市科学技术合作与应用研究院，临沂 276000）

表面精加工在模具制造中属于一项较为复杂且难度较大的工作，对做这项工作的人员有较高的要求，需要有丰富的加工经验，才能做好精加工这项工。现如今的模具表面精加工技术主要有两种——传统模具表面精加工技术和非传统模具表面精加工技术。前者主要是手工研磨抛光技术，使用人工进行精加工和数字化模具抛光技术；而后者是利用现在科技而进行精加工的一项技术，包括喷丸强化技术、电化学与电化学机械光整加工技术磁流变抛光技术、CVD 技术、激光抛光技术等。

1 传统模具表面精加工技术

（1）手工研磨抛光技术。该技术在传统模具表面精加工技术中属于最常用的一种技术，这种技术较为简单，不需要使用一些加工设备，只是人工打磨，然而这项技术需要有超高的专业技能，需要经验丰富且技艺高超的师傅完成，手工研磨抛光过程中一些问题不可避免，这也对工作人员的体力是一种考验。同时也不能只以经验为惟一评价，经验并不是惟一的标准，这很容易出现质量问题，使得模具表面的精度较低。

（2）数字化模具抛光技术。现如今科学技术的发展越来越快，在模具制造方面也出现了新型的模具表面精加工的机械，这种抛光器械是将数字化技术与传统模具加工技术相结合而产生，实现自动化的模具表面精加工，其中的电子显示屏可以显示其中加工中产生的参数，这些参数可以根据环境的变化而变化，有全自动加工和半自动加工两种方式。这项技术对工作人员的技术没有太高的要求，只需要熟练使用机械，理解其中的参数含义。这种使用抛光机械制造的模具质量相对人工手磨技术制造的模具质量要高，而且精确度也较高，适用于各种材料，比如铸钢、锻钢、铝合金等材料。

2 非传统精加工新技术

（1）喷丸强化技术。在该技术中，弹丸是喷丸强化工艺中使用的形状为球形或无棱角的圆柱形且均为实心的介质材料。喷丸强化使用的弹丸包括玻璃丸、铸钢丸、不锈钢丸、切制钢丝、陶瓷丸、塑料丸等。喷丸强化是高速运动的弹丸喷射材料表面并使其表层发生塑性变形的过程，喷丸过程中，弹丸反复打击材料的表面，最终在材料表面附近形成一塑性变形层即强化层的深度，其深度为0.1～0.8mm。喷丸处理除了产生应力强化和组织强化外，还可以有效消除加工时产生的刀痕。这种技术较为简单易操作，还能有效的节约能源，适用于一些以疲劳失效形式为主的磨具，可以改善这些材料疲劳及应力腐蚀抗力。

（2）电化学与电化学机械光整加工技术。电化学加工技术是一项利用电化学去除金属离子的加工方式，这种加工方式属于一种非接触加工，可以避免在加工过程中出现变形问题，在去除材料的时并不是使用的外力，因此可以减少负面影响。同时这种精加工技术可以有效的保证研磨的质量和效果，保证模具表面的粗糙度能够符合标准。除此之外，这种电化学与电化学机械光整加工技术相比普通加工技术来说使得模具表面的粗糙度增加5倍以上。

（3）磁流变抛光技术。该光技术中的磁流是由磁性颗粒组成的流体，可以使各个工件之间产生相对运动，磁流变抛光技术是利用磁流变抛光液在磁场中流变性进行抛光的一种超精密加工方法。磁流变液主要由离散的微米级磁性颗粒、载液和表长面活性剂组成。这项技术具有磁特性、流变性和稳定性等特点。首先是利用抛光磁流变流所产生的磁场梯度形成一种粘塑行为，这种行为中柔性“小磨头”与工件之间快速相对移动，让工件表面承受巨大的剪切力，进而去除工件表面的材料。另外，磁流变液还是一种较为奇特的材料，他可以实现在固体与液体之间的流动转变。

（4）CVD 技术。它也称化学气相沉淀技术，指的是化学气体或蒸汽在材料表面反应合成涂层或纳米材料的方法，简单来说就是一种热化学反应技术，而且这种化学反应需要依靠超高的温度来对材料进行处理，使之表面发生气相化学反应，在反应过程中出现的反应物沉淀会引起表面光滑。这项技术如今在模具表面精加工中非常常见，在切模方面具有显著的效果。另外，CVD技术可适用于各种材料，包括大范围的绝缘材料，而且利用这种模具表面精加工技术能够使打磨的工件具有较强的耐磨性和抗腐蚀性，同时这种技术还可以适用于冲头等器件的加工和处理过程中，并且又取得了良好的效果。

（5）激光抛光技术。该技术是利用激光与材料表面相互作用而对材料表面进行处理的一种技术，分为热抛光和冷抛光。其中热抛光是利用激光的热效应，通过熔化或蒸发等过程使材料表面熔化或变得光滑。冷抛光是利用材料吸收光子之后，再利用光化表层材料的化学键被打断或晶格结构被破坏，从而达到去除材料的目的。激光抛光技术是一种可以实现自动处理的技术，不仅能够对平面进行抛光，还可以在各种曲面进行抛光。同时这种技术对环境所产生的污染较小，可以实现局部抛光，尤其是超硬材料和脆性材料的表面精加工，具有良好的发展趋势。然而，目前所使用的激光抛光技术还处于发展中阶段，还存在加工成本和设备成本较高，以及加工过程中的检测技术和控制技术要求复杂等问题。除此之外，激光抛光技术中最常用的是涂层技术，这种技术利用高温使材料降低硬度和与韧性。