汽车覆盖件冲压模具热处理研究

陈祥中

摘要： 在我国模具制造成为制造业的主要组成部分，汽车覆盖件冲压模具的特点是具有良好韧性和较高耐磨性能，热处理是制造模具的最终阶段，热处理能够加强模具材料表面以及内部的组织结构，并且能够对模具性能加以控制。基于此本文首先分析在冲压模具中经常应用的几种材料，主要分析模具的热处理技术，以供参考。

关键词： 冲压模具;材料;热处理技术

【中图分类号】TG255【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）15-0193-01

在制造模具过程中热处理工序是非常重要的工序，在汽车覆盖件冲压模具制造方面其主要应用金属材料，例如碳素钢、高碳高铬钢等，这些材料对于制造工艺有较高的要求，因此在热处理工序中应该应用更加合理。科学的技术来满足模具制造要求。目前我国汽车工业发展速度加快，热工艺处理技术水平随之不断提升，其主要类型有真空淬火、激光淬火以及感应淬火等技术，在模具制造中有着非常广泛的应用。

1冲压模具制造常用材料

结合不同的使用条件，冲压模具材料能够划分为三种类型，分别是热作模具钢、冷作模具钢以及塑料模具钢，在实际应用中冷作模具钢有着更加广泛的范围，以下对冷作模具钢常用材料加以分析。

1.1碳素工具钢材料

碳素工具钢在我国有着较大的整体产量以及较广使用范围，这一材料具有以下几种特点：（1）易软化，退火后有着极快的软化速度，可以为后期施工打下坚实基础。（2）塑性较好，可根据各种具体要求锻造形状。（3）硬度不高，具有较好切削加工性，以此可获得预期模具形状。（4）成本较低，物美价廉，在很多行业中都有所应用。尽管碳素钢材料有着较为明显的有是，但也存在弊端，其淬透性比较低，淬火时要将冷却速度提高，极易出现淬火缺陷，但在模具制造中碳素钢材料依旧是非常好的选择[1]。

1.2高碳高鉻钢材料

相较于碳素钢，高碳高铬钢材料的淬硬性以及耐磨性更强，也有着很高的硬度，在使用过程中不容易出现严重的形变问题。虽然高碳高铬模具存在一定的承载能力缺陷，在实践过程中应该不断改进，以此将模具质量和模具材料性能提高，控制材料内部所含的碳化物量。

2覆盖件冲压模具的热处理技术

2.1整体热处理技术

真空炉、盐浴炉以及箱式炉是几种较为常见的热处理设备。结合使用模具的场所以及具体尺寸要求合理选择热处理设备，通常情况下模具尺寸较小，表面不应存有有氧化脱碳时应用盐浴炉来加热淬火;而模具尺寸较大，型面能够在热后加工的通常使用箱式炉来加热淬火;真空炉多用在高合金钢淬火处理种。箱式炉应具备良好密封性，避免氧化脱碳，炉内可加入保护气体，此外可在工件上涂抹防氧化脱碳涂料，并且在热处理加热时在炉内加入木炭。为避免出现氧化脱碳和工件变形情况，一般情况下会选择真空炉对模具进行热处理，这一方式可延长模具的应用寿命。真空热处理主要有油淬以及气淬两种。相较于气淬，油淬要会出现较大变形，热处理加工后有较大余量的模具适合油淬。运用真空炉进行热处理气淬时，淬火充气压力不同所获得的热处理变形也会不同，越大的压力就会有越大的变形，应用时应结合不同工件对不同参数进行选择[2]。

2.2表面淬火技术

工件尺寸较大、变形小、其余部分具有辅助作用的场合适合应用表面淬火。汽车的覆盖件模具较大，通常会选用表面淬火，在模具为空冷钢、合金铸铁等材质时经常使用表面淬火。其主要类型有感应淬火、火焰淬火以及激光淬火。其中火焰淬火根据其应用的气体能够划分成乙炔淬火以及丙烷淬火两种类型。丙烷淬火能够提高模具硬度、减少变形;而感应淬火，通常应用10—50kHz超音频加热电源。其优点为加热层深通常和表面硬度相同，在2mm左右，但也具有易开裂和变形大等特点。近些年激光淬火技术不断发展，其主要特点是硬度高、淬硬层薄、韧性好以及有明确位置等，模具淬火后变形小、可重复淬火是其主要优势。

2.3深冷处理技术

模具钢通过深冷处理之后能够提升自身力学性能，并且可以延长使用寿命。可在淬火以及回火工序间以及淬火、回火后进行模具的深冷处理，当淬火及回火后模具钢还残留有残留奥氏体，从而应在深冷处理后进行一次回火[3]。除此之外，深冷处理可将钢的耐磨性提高，冷作模具、热作模具以及硬质合金中都可以应用深冷处理，并且目前已研发出了深冷处理专用设备。各钢种在深冷过程中对微观机制、组织变化和力学性能会产生不同影响结果。同种材料的几何形状及使用状态不同，在深冷处理后会有不同使用寿命。

2.4表面涂覆技术

根据气相沉积的基本原理可将其划分成化学气相沉积以及物理气相沉积。其中化学气相的沉积处理是运用化学方法，在基础材料表面使反应气体产生化学反应以构成覆盖层的方法。这一方法有多种类型，一般情况下其反应温度大于900℃，涂层硬度大于2000HV，然而高温极易导致工件变形，并且容易在沉积层界面产生反应。降低温度以及开发新涂层成分是化学气相沉积发展的趋势。

2.5局部堆焊技术

很多车身落料模具要求有较强韧性的刃口，应用模具钢较为浪费，在低廉材料上应用的堆焊刃口方法能够节省很多钢材，以此降低生产成本，目前我国的局部堆焊技术正在不断发展中。

2.6渗硼工艺

化学热处理可将模具表面耐蚀性、耐磨性、抗氧化性以及抗咬合性等性能有效提高，很多化学热处理技术可用来进行模具钢表面处理。其中渗硼工艺在冷作模具方面应用较多，其能够提高模具的耐磨性，以此来延长模具的应用寿命，制作模具时中碳钢渗硼有时可以代替高合金钢。由于渗硼层比较脆，加上有较薄的扩散层，对于渗层没有良好支撑力，从而可使用硼碳氮共渗以及硼氮共渗，将过渡区加强，使硬度的变化更加平缓。为优化渗硼层脆性，可使用硼铝与硼钒共渗。

结束语：综上所述，热处理工序是汽车覆盖件冲压模具制造中的主要工序，由于冲压模具应用的材料为金属材料，对于处理工序具有较高要求，其选用的热处理技术对于模具制造质量有严重影响，因此应重视热处理工艺及技术的应用。而目前我国已经在模具热处理过程中需根据模具具体要求合理选择相应技术，以此提升模具质量，延长其应用寿命。

参考文献

[1]赵子海，曹长才，谭植文，等.汽车覆盖件冲压模具热处理研究[J].模具制造，2019，19（12）：81-84.

[2]任扬.覆盖件冲压模具热处理技术浅析[J].锻压装备与制造技术，2018，53（4）：61-64.

[3]程正翠，郭慧然，唐磊.冲压模具常用金属材料及其热处理工艺应用研究[J].南方农机，2020，51（6）：12.