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表面处理技术在汽车上的多方面应用

汽车钣金件不仅要美观而且要兼具较高的安全性。车身高强板的应用比例和数量也越来越高,对冲压模具的结构和表面强度提出了更高的要求。目前冲压件拉毛、积瘤缺陷已经成为困扰汽车行业冲压生产质量的首要问题。


1、为有效应对冲压钣金件的拉毛问题,目前行业内大部分主机厂都在采用表面处理技术。对于覆盖件模具,行业内基本已用到铸铁类材质性能的最上限,大众已经开始选用更高级别的模具材质(ASSAB88)来适应高强板模具的开发,若不应用模具表面处理技术,依然无法解决拉毛问题。对覆盖件模具采用镀铬表面处理技术及对高强板采用TD、PVD表面处理技术,普通板采用PPD表面处理技术,目前已成为业内的共识。


在普通板覆盖件的拉延及翻整模具上,大众、上汽、吉利、传祺、长城、奇瑞选用材质为GGG70L,表面处理方式为镀铬。在高强板的拉延及翻整模具上,上汽、传祺、长城、奇瑞选用材质为SKD11,表面处理方式为TD、PVD、PPD。


2、不同的表面处理方式相关技术参数概况

针对不同的模具材质、板料强度、厚度和需求,选用最合适、最经济的表面处理技术,可以最大化地节约成本、提高效率、减少产品返工和不合格率,不同的表面处理方式相关技术参数.



















































TD处理技术

TD表面覆层处理技术是熔盐浸镀法、电解法以及粉末法进行表面硬化处理技术的总称。其原理是在一定的处理温度下将工件置于硼砂熔盐及特种介质中,特种熔盐中的金属原子与模具中的碳、氮原子发生化学反应,扩散在模具表面而形成膜厚几微米至几十微米的钒、铌、铬、钛的金属碳化层。实践证明,这种覆盖层具有极高的耐磨性、抗崩刃性、耐蚀性。

5.1 TD处理流程

a.来料检测(镶块数量、重量、外观、材质牌号确认;硬度检测);

b.TD处理前打磨、抛光;

c.镶块装架;

d.TD处理(预热、TD淬火、淬火、回火);

e.清洗和钻孔;

f.TD后检测(外观尺寸、TD皮膜厚度及硬度);

g.尺寸调整和尺寸确认;

h.TD后拋光;

i.检测;

j.交付。

TD处理相关重要过程

a.实施TD处理流程a、b后,将镶块装夹在器具上;

b.然后吊入电炉中(图12)实施TD处理;

c.通过操作面板来控制电柜调节盐浴温度、时间等工艺参数;

d.TD处理完毕得到TD后的模具镶块。

D处理适用模具材质

国产材料与日本材料相比,TD处理后基体容易开裂,工艺参数设定有所不同。故在实施TD处理前需确认模具镶块材质、热处理淬火、回火数据和材料供应商资料。重点需区分Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1。特别适合TD处理的冷作模具钢


TD技术质量提升措施

a.通过选用包括 CMC-EMagic6、TM2000、SU⁃PER7、WeD-45、WeD-7、WeD-6a这6种不同型号焊条,依次在SKD11上试焊3 cm长的焊接面,将焊接面表面打磨光滑,实施TD处理后检测膜厚、硬度参数,观察其外观缺陷。经过综合评价,使用型号为SUPER7、WeD-6a的焊条在SKD11母材上焊接,实施TD处理后综合效果最佳(皮膜厚度、硬度、外观质量缺陷等),可以确保TD后质量的稳定性。

b.TD层在500℃左右出现氧化现象,TD处理后当模具镶块局部出现氧化缺陷时,需要及时局部钝化抛光处理,延长镶块使用寿命。

c.经过3~5次TD处理后母材表面的碳原子含量会逐渐减少,如果母材表面脱碳层深度达到了0.5 mm以上,TD后模具镶块表面成膜会较差,严重时会引起镶块开裂,当出现以上缺陷时,就不适合再做TD了。

d.经过PVD/氮化处理的模具零件,必须去除镀层才能进行TD处理。否则难以形成TD层(镀层阻隔碳元素的扩散)。

PVD涂层技术

PVD是指通过物理方法在真空条件下将固体或液体材料蒸发成气态原子、分子或离子状态,并采用低压气体(或等离子体)工艺,在基板表面上沉积具有特殊功能膜的技术,主要包括真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀膜这3种基本方法。PVD涂层具有耐磨性、抗氧化性、耐腐蚀性、抗疲劳和自润滑性等特性。

PVD处理流程

a.入货检查(镶块数量、尺寸);

b.研磨抛光;

c.超声波清洗;

d.真空氮化;

e.研磨抛光;

f.超声波清洗;

g.表面处理;

h.研磨抛光;

i.检查;

j.交付。

PVD技术质量提升措施

a.在冷作模具钢Cr12MoV上,更适合涂覆的PVD涂层一般为Ti/TiN,膜基结合力是一个综合指标,通过改善沉积工艺,如(沉积压力、偏压、离子能量和气体前体等)可以将涂层应力逐渐释放,提高膜基结合力。

b.冷作模具钢SKD11、Cr12MoV表面进行PVD涂层前先实施渗碳、渗氮处理,得到中间薄层能为Ti/TiN提供较强的力学支撑,而后再进行Ti/TiN复合处理,综合力学性能表现更好,寿命更长。


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