钢材压延加工中的模具表面硬化技术

钢材压延加工中的模具表面硬化技术钢材压延加工的高负荷作业对模具的表面硬度要求很高，以保证模具不易磨损并加快生产效率。因此，模具表面硬化技术成为钢铁工业研究的热点之一。本文将从PCB，氮化，硬质合金等方面介绍钢材压延加工中的模具表面硬化技术，探讨其特点和发展趋势。PCB技术PCB（PlasmaChemical-Boriding）技术是一种表面化学处理技术，它采用离子注入的方式，在模具表面形成特殊的硼化层。硼化层极为坚硬，硬度高达1800HV，抗磨损性极强，可提高模具寿命。PCB技术的处理时间比其他表面处理技术短，将模具置于离子化处理室中，仅需10~15分钟处理即可。PCB技术能够改善模具的表面质量，减小生产中的摩擦力和压力，从而减小生产成本。PCB技术可用于处理各种材料的模具。PCB技术的成本相对较高，投入成本会对生产中的经济效益产生影响；氮化技术氮化技术是利用高温气氛下的氮化和硬化作用使模具表面形成一层具有硬度和抗磨性极强的氮化层，通过处理使模具表面最大程度上的改生命材料的合成成分，从而达到增强模具使用寿命的目的。氮化处理作用时间长，可增强模具表面硬度2—10倍，提高模具寿命；氮化处理的硬度极高，较PCB技术高1—3倍，可在模具的表面形成可见的硬化层。氮化处理可导致模具表面强度增强，摩擦力和磨损下降。氮化处理对模具的加工精度和形状有要求，若无法满足则会导致氮化层不均匀。氮化处理的成本高，存在一定的经济压力。硬质合金技术硬质合金技术是一种利用硬质物质覆盖在模具表面的处理工艺。硬质合金的硬度极高，可极大提高模具表面的硬度和耐磨性。硬质合金处理时间较短，不会增加生产成本。硬质合金层存在断裂的风险，降低使用寿命。硬质合金处理的成本较高。在钢材压延加工中，不同的表面硬化技术有其各自的优缺点。PCB技术处理时间短，硬度极高，硬质合金技术的处理时间相对较短，处理成本也较低，但氮化技术在使用寿命及耐磨性上的提升效果更为明显。综述来看，氮化及硬质合金技术在钢材压延加工中得到使用。参考文献[1]张君华.“高锰钢冷加工模具氮化层结构和性能的研究”[D].上海交通大学,2005.[2]杨晨光，王斌斌.“硬质合金刀具表面硬化技术研究综述”[J].机械电子，2014，28(12)：130-132.[3]田雨梅.“氮化工艺对SKD11板材性能的影响”[D].微型电子加工，2013.[4]MICHAELS.DONLEY,KEITHRIDEAUX.“性能提升的特殊化学处理技术”[J].机加工，2013.模具表面硬化技术在航空制造中的应用在航空工业中，模具的表面硬度对模具寿命和制造质量有着非常重要的影响。随着航空制造行业的发展，对模具表面硬化技术的需求也越来越高。本文将从离子注入、渗碳、激光熔覆等方面介绍模具表面硬化技术在航空制造中的应用，探讨其优缺点和未来发展趋势。离子注入技术离子注入技术，即通过高速离子注入模具表面形成氮化、碳化、氧化等硬度层，从而提高模具的抗磨性和耐腐蚀性。该技术在航空制造中应用广泛，可以用于航空轮毂、喷气发动机铸件、飞机机翼等高要求零部件的制造。离子注入技术的优点包括：可形成非常坚硬的硬度层，大大增强模具表面的耐磨性，保证模具使用寿命；压制氧化的同时可以提高模具表面的抗腐蚀性；进行离子注入只需要模具表面，不需要进行整个模具的表面硬化，简单易操作，并能大大减少表面加工后续治理的难度和成本。离子注入技术的缺点包括：稍微有些昂贵，处理成本较高；处理温度高，需要注意热变形问题。渗碳技术渗碳技术是先将模具表面加工除去锈蚀和油脂等杂质，然后在高温下将碳化物渗入模具表面，形成硬度层。在航空制造行业中，渗碳技术通常用于处理金属材料模具，使其表面硬度更高，带有良好的耐蚀性和耐磨性。渗碳技术的优点包括：处理后可以形成高度规整、紧密的硬度层，极大地提高模具表面的硬度和耐磨性。良好的耐蚀性和高的表面光洁度，对于航空制造中高精度零部件的制造非常有益。渗碳技术的缺点包括：过程较为复杂，花费时间比较长，会增加制造成本；需要进行再次退火（退火废气）和清洗工作，以及增加了模具表面加工后续治理的难度和成本。激光熔覆技术激光熔覆技术是最新的一种模具表面硬化技术，该工艺通过高能量激光将表面材料熔化并凝固形成硬度层，在极短时间内完成表面硬化处理。该技术在航空制造中应用比较广泛，可以用于提高飞机发动机外壳的耐高温性能和寿命等。激光熔覆技术的优点包括：可在极短时间内完成处理，节约了工艺时间和成本；可进行高度定制的表面设计，表面硬度和耐磨性高。激光熔覆技术的缺点包括：由于工艺比较新颖，需要复杂的工艺装备和控制系统；不同材料效果差别较大，实际处理效果需要经过反复实验和调整。针对不同的航空制造需求，上述三种模具表面硬化技术各有其优缺点。离子注入技术的处理时间短，硬度极高，渗碳技术能保证硬度层精细，激光熔覆技术则能实现高定制性和高要求的表面设计。综合来看，航空制造中应根据不同的要求来选择相应的表面硬化技术。参考文献[1]MaySapond，林晓波.“激光熔覆工艺对发动机飞叶片表面强化及抗腐蚀性的影响”[J].材料研究与应用，2016，35(1)：80-83.[2]SuZhangxing、LiShaojian.“金属模具表面处理技术研究进展”[J].科学技术与工程，2015，15(22)：60-62.[3]FanXinding.“钛合金模具的单氮仿形”[J].航空材料学报，2018，38(5):1-5.[4]XRen.“离子注入工艺对模具表面硬度的提高率”[J].材料与冶金，2019，24(4):85-88.随着航空制造行业的不断发展，模具表面硬化技术在航空制造中的应用越来越广泛。针对不同的航空制造需求，上述三种模具表面硬化技术各有其特点和应用场合。离子注入技术主要用于航空轮毂、喷气发动机铸件、飞机机翼等高要求零部件的制造，通过离子注入形成硬度层，保证模具表面的耐磨性和耐腐蚀性。此技术精度高，成本较高，适合对表面硬度要求较高的航空零部件制造。渗碳技术常用于金属材料模具的表面硬化，在高温下利用碳化物渗入模具表面形成硬度层。其优点在于成本适中，对模具表面加工有一定的容错性，能够提高模具表面的硬度和耐磨性。适合对表面硬度和光洁度要求较高，并且对制造成本有一定要求的航空制造零部件制造。激光熔覆技术用于高要求的表面设计和定制需求场景，在极短时间内能够完成处理，并且具有高度定制的表面设计。但该技术的缺点是需要复杂的工艺装备和控制系统，处理不同材料效果差别较大，适合有一定的经费支持并且有较高的表面设计要求的航空零部件的制造。对于钢材压延加工中的模具表面硬化技术，在选择适合的硬化技术前，需要充分考虑具体的应用场合。下面是几个需要注意的事项：首先，应仔细分析不同对模具硬度的要求，选用适合的处理技术。离子注入技术、渗碳技术和激光熔覆技术都有不同的优缺点，需要进行合理的权衡。其次，需要考虑经济性。不同的技术处理效果和所需要的成本不同，需要评估实际条件，在满足硬化要求的前提下，尽量降低成本。再次，需要根据模具精密度来选择硬化技术。对于精密度要求较高的模具，在处理时需要特别注意避免影响精度和形状。最后，针对不同的硬化技术，考虑后续的处理