kTD覆层处理技术及其在汽车冲压成型模具上的应用问题.doc

啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊大量的实践证明,TD覆层处理是目前解决拉伤问题经济而最有效的方法之一,并可以提高模具或工件寿命数倍至数十倍,极具使用价值.TD覆层处理技术从八十年代开始陆续由日本.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊TD覆层处理技术及其在汽车冲压成型模具上的应用问题啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊TD覆层处理技术及其在汽车冲压成型模具上的应用问题 长沙特耐金属材料科技有限公司（湖南长沙 410011） 彭智虎摘要：本文首先简要介绍了TD覆层处理技术，然后分析了汽车冲压成型类模具表面拉伤问题及其解决方法，最后还指出了采用该技术的一些注意事项。一 有关TD覆层处理技术TD覆层处理是热扩散法碳化物覆层处理（Thermal Diffision Carbide Coating Process）的简称，英文简称TD coating。因该技术由日本丰田中央研究所于七十年代首先研制成功并申请专利，又被称为Toyota Diffusion Process,简称TD Process即TD处理。我国也称作熔盐渗金属。无论其名称如何，其原理都是将工件置于熔融硼砂混合物中，通过高温扩散作用于工件表面形成金属碳化物覆层，该碳化物覆层可以是钒、铌、铬的碳化物，也可以是其复合碳化物，目前应用最广泛的是碳化钒覆层。碳化钒覆层的主要特点是：1）覆层硬度高，HV可达2800-3200，远高于氮化和镀硬铬，因而具有远高于这些表面处理的耐磨，抗拉伤，耐蚀等性能；表1：几种表面处理及材料的硬度比较工艺渗氮镀硬铬，化学镀Ni-PPVD，PCVD硬质合金（钨钢）TD覆层处理硬度（HV）120010002000300012001800280032002）由于是通过扩散形成的，所以覆层与基体具有冶金结合，覆层与基体的结合力较镀硬铬和PVD或PCVD的镀层如镀钛层高得多，这一点对在成型类模具上的应用极其重要；大量的实践证明，TD覆层处理是目前解决拉伤问题经济而最有效的方法之一，并可以提高模具或工件寿命数倍至数十倍，极具使用价值。TD覆层处理技术从八十年代开始陆续由日本引入世界上许多国家，由于各国的国情不同，有些国家用得很成功，也有些国家应用失败。该类技术在日本、美国、韩国等国都已得到广泛的应用。国内七十年代即已开始研究此项技术，到目前已有数十家单位对该技术进行过研究，发表文章数百篇，专利数项，据了解，目前还有一些单位在研究该项技术。实际上此项技术中国在八十年代中期就开始起草了技术标准，即：JB/T4218-946硼砂熔盐渗金属，该标准于1994-10-25批准。但这些研究成果大多没有经过长时间生产实践的考验，应用中总是存在这样或那样的问题，所以从七十年代至九十年代，尽管研究的人很多，但没有一家专业从事该项技术加工的厂家。笔者从91年开始该项技术的研究工作，经过多年的研究和应用摸索，从97年开始成功应用到各类模具上，并于2001年开始在国内首先成立了专业从事该项技术加工业务的公司。多年来，已为数百家企业提供了TD覆层处理加工服务，并成功应用到汽车、家电、五金、制管、冶金等行业的引伸、弯曲、翻边、辊压成型、冷镦、冲裁、粉末冶金等类模具和一些零部件上，或根本上解决工件表面拉伤问题，或大幅提高工件的使用寿命，取得了极优异的使用效果，也积累了丰富的实践经验。以下主要介绍该技术在汽车配件冲压成型模上的应用及有关注意事项。二汽车冲压成型类模具的拉伤问题及其解决方法介绍众所周知，每台汽车都含有大量冲压配件。冲压件由冲压模具冲压成型。 工件在引伸（拉延，拉伸）、弯曲、翻边、滚压等成型过程中，很容易出现工件表面的拉伤问题。汽车底盘，梁类零件往往由较厚的钢板制造，另外出于安全和节能的考虑，汽车配件越来越多地使用高强度（高张力）钢板，无论厚料板还是高强度钢板，其冲压或滚压成型的模具都承受极高的成形应力，工件表面拉伤问题更是严重。工件表面拉伤，模具表面也会出现拉伤，此时如继续生产，一方面工件表面质量进一步恶化，另一方面，工件可能会出现拉裂现象。解决问题的方法通常是停机对模具表面进行修磨、抛光，如此反复修磨使模具尺寸发生变化。因此拉伤问题的出现会带来以下问题：难以满足批量连续生产的要求，降低生产效率，增加劳动强度，降低模具寿命和被加工产品尺寸的一致性，影响了产品外观，降低产品品质。实践表明，在没有采取其它方法的情况下，由钢铁材料制作的模具用于钢铁件的成型，当成型力较大时，无论模具如何热处理或淬火硬度有多高，拉伤问题无法避免。研究表明，拉伤问题的实质是由于工件和模具表面局部出现粘着（或焊合，咬合）的结果1。要解决或改善拉伤问题可以有很多种方法，其基本原则是必须改变模具与被加工零件这对摩擦副的性质，使摩擦副由不易粘着的材料代替，具体方法可以是：第一改变模具材料或对模具进行表面处理；第二对被加工零件的原材料进行表面处理（如磷化）；第三在模具与被加工零件之间加一层其它物质，使被加工零件与模具分离（如加大润滑或加特种润滑剂或加一层PVC之类材料）。模具材料方面，硬质合金是大家公认的耐磨抗咬合材料，但该材料加工困难，成本高，由于烧制大型硬质合金困难，大型模具无法成型，所以大型汽车配件模具很难采用该材料。铜基合金也可以解决表面拉伤问题，存在的问题是因其强度较低，耐磨性较差，很难满足大批量生产的要求。模具表面处理方面，目前国内应用较多也是比较熟悉的是各类氮化和镀硬铬，这两种表面处理方法的抗拉伤性能较高，但由于表面硬化效果有限，HV仅有1000左右，表面硬化层磨损后拉伤又会出现。此外，镀硬铬的镀层与模具母材机械结合，在成型力较大时容易脱落，而镀层一但脱落抗拉伤性能也就失去。所以氮化和镀硬铬在汽车覆盖件上虽然有应用，但其效果是有限的。PVD或PCVD的镀层如镀钛层也具有良好的抗拉伤性能，由于镀层硬度可以高达HV2000-3000，甚至更高，因而也具有优异的耐磨性能，只是镀层与母材结合力较差，在拉伸类模具上使用时很容易使镀层脱落，发挥不出其抗拉伤和耐磨的效果，有时根本就无效果，所以这类技术在成型类模具上应用也很有限。通过对成型类模具进行TD覆层处理，一般情况下都可以根本上解决模具表面的拉伤问题，该技术也是目前解决此问题最好的方法之一1，加上TD覆层极高的耐磨性能，可以使模具寿命提高几倍至几十倍。大量实践已证明，TD覆层处理技术的应用可以大幅提高生产效率，提升产品品质，降低生产成本。三 应用注意事项TD覆层处理温度是850-1050，是一种高温处理过程，工件在升温与降温过程中，由于工件厚薄，表面与内部的温度不同必然会产生热应力；对于钢铁材料而言一般都还会有相变过程，相变的结果会形成相变应力和工件比容的变化。热应力，相变应力，比容的变化都会使工件会产生变形甚至开裂的现象。而一般TD覆层处理是模具的最终加工工序，处理后不容许再加工，所以TD覆层处理技术能否成功应用的关键是第一：形成合格的表面覆层；第二：尽量减小工件的变形，并杜绝开裂现象。根据笔者十余年从事该项技术的经验，要用好该技术除需要专业的指导以外还必须特别注意以下问题：1材料要求：采用热处理微变形钢。一般推荐SKD11，D2，DC53，Cr12MoV等高铬模具钢，实际上目前该技术在模具上应用最多的也是此类材料；须说明的是，目前国产模具钢材质量参差不齐，要是用国产的钢材，建议用品质优良的钢材，否则容易出现变形超差的问题；2热处理方面：工件的热处理制度及其冷热加工内应力，对 TD覆层处理加工过程的变形量有重要影响，这往往需要各方相互沟通，才能使变形量减少。3设计方面：汽车冲压件模具往往比较大，出于制造成本，材料供应难易及冷热加工手段的限制等方面的考虑，要进行TD覆层处理的大型模具一般都做成镶块结构，并尽量减少工作部位的分型面，以减少TD覆层处理后的调模工作量。另外工件截面的急剧变化，内部有尖角，7字形，细长或薄板类零件，热处理过程中工件容易发生畸形变形甚至开裂，所以要TD覆层处理的工件设计时要尽量避免以上结构。4模具补焊问题，在多数汽车模具厂家都有模具的补焊问题，根据我公司经验，除日本某模具厂家外，其它厂家补焊后的模具TD覆层处理后十有八九会在补焊部位出现裂纹。5要TD覆层处理的工件如已做过其他表面处理，如各类渗氮，渗硼，镀硬铬，PVD沉积等，需将原表面处理层彻底清除，否则会影响TD覆层的表面质量，而已做过TD覆层处理的工件，一般只需将损伤部位修复即可再进行TD覆层处理。 参考文献1彭智虎，唐丽文，拉伸类模具的表面拉伤问题及其防止措施J，模具工业，2006，32（1），69-73.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊TD覆层处理技术及其在汽车冲压成型模具上的应用问题啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊大量的实践证明,TD覆层处理是目前解决拉伤问题经济而最有效的方法之一,并可以提高模具或工件寿命数倍至数十倍,极具使用价值.TD覆层处理技术从八十年代开始陆续由日本.