模具失效形式及表面热处理

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1、冷作模具：冲裁模的失效形式有：不均匀磨损、凸模整体折断和凸凹模局部掉块。拉伸模失效形式有磨粒磨损和黏着磨损。冷镦模失效形式有模口胀大、棱角堆塌、腔壁胀裂。冷挤模失效形式有塑性变形、磨损失效、凸模折断失效、疲劳断裂失效、纵向开裂失效。热作模具：锤锻模失效形式有磨损失效、断裂失效、热疲劳开裂失效及塑性变形失效。压力机锻模失效形式有脆性断裂失效、冷热疲劳失效、塑性变形失效、磨损失效以及模具型腔的表面腐蚀失效。热挤压模失效形式有早起断裂失效、冷热疲劳失效、塑性变形失效、磨损失效、模具型腔表面的氧化失效和磨损沟痕等。热冲裁模失效形式有热磨损失效、崩刀失效、卷刀失效和断裂失效。压铸模的失效形式主要有

2、热疲劳失效、热熔蚀失效、冲蚀和气蚀磨损、粘模失效。塑料模具失效形式有磨损失效、腐蚀失效、塑性变形失效、断裂失效、疲劳失效及热疲劳失效。冷作模具的表面热处理:1.冲裁模的工作部位的表面处理工艺有氮碳共渗，TD法渗钒渗铌，CVD法沉积TiN或TiC，镀硬铬，化学镀镍磷合金，电火花熔渗等。2.冷挤模常采用氮化渗碳，沉积氮化物或碳化物等表面强化技术。1.拉伸模采用渗氮，氮碳共渗，渗硼，渗钒，镀硬铬，气相沉积TiC以及盐浴涂覆碳化物、碳化物于模具表面，通过渗硫提高模具抗咬合的能力。2.冷镦模需要对模具进行使之整体强韧化的热处理，再对之进行表面强化处理，其常见的表面处理方法有氮碳共渗，气相沉积，Ti

3、N等超硬化合物层，硼-硫复合渗等。热作模具的表面处理：1.锤锻模对模具型腔表面进行渗氮、渗硼、氮碳硼三元共渗等表面强化处理。2.压力机锻模及热挤压模常用的表面处理有渗氮、硫碳氮三元共渗、硼氮共渗。3.热冲裁，模在模具刃口处用电焊条堆焊或用等离子喷焊一层高耐磨、高热强的钴基合金。4.渗氮和氮碳共渗能提高模具的耐磨性、抗熔蚀性，及防止铝合金的粘模现象；渗铬、渗铝可提高模具的抗氧化性，尤其对高温工作的压铸模有利；磷化、镀铬也可提高抗氧化性，降低摩擦系数，防止粘模。表面强化处理按其处理温度范围，可分为低温、中温、和高温处理三大类。镀铬、发黑、低温电解渗硫等属低温处理，处理温度低于300℃；渗氮，

4、氮碳共渗、发蓝等属于中温处理，处理温度在450~600℃之间；渗铬、渗碳、渗硼、碳氮共渗、铬铝硅三元共渗、CVD和PVD处理、TD处理、电火花表面强化、堆焊等属高温处理，处理温度高于750℃。常用表面强化方法的主要参数和性能表面强化方法镀铬镀镍磷渗氮渗硼CVDPVDPCVDTD表面成分CrNi-PFe2N、Fe3NFeB、Fe2BTiN、TiCTiN、TiCTiN、TiCCr7C3热处理方式电解液中电解水溶液中浸渍气体渗氮，盐溶液粉末渗硼、盐溶渗硼、电解渗硼、气体渗硼气体法加热，工件气体化学反应气体法、电极放电输入反应气体、电极放电盐浴法、电解法、粉末法处理时模具的温度/℃50~8060

5、~100500~600600~400900~1200400~600200~500800~1200处理时间/h1~51~520~100或1~81~44~80.5~41~20.3~8硬化层厚度/um20~5020~5010~2050~5005~152~52~55~10变形倾向小小中大大小小大与热处理工序的关系处理前处理前处理前处理后或同时处理后处理前处理前处理后或同时模具部分表面强化处理工艺、使用性能及应用举例处理工艺使用性能应用举例渗碳提高硬度（达62~68HRC）耐磨性和耐疲劳性冷挤模、穿孔针渗氮提高硬度（950HV）以上、耐磨性、抗黏附性、热硬性、耐疲劳性及抗蚀性冷挤模离子渗氮可消除表

6、面白色的脆性层，其耐磨性、耐疲劳性均优于氮化处理挤压模、穿孔针渗铬提高表面硬度、耐磨性、抗黏附性、抗氧化性、抗蚀性拉深模、挤压模碳氮共渗比渗碳和氮化有更高的硬度、耐磨性和耐疲劳性、热硬性、热强性且生产周期短成型模、冷挤模热挤模和模架氮碳共渗提高硬度600HV以上，耐磨性、抗黏附性、抗蚀性和耐热疲劳性冷挤模、拉深模、窄缝、挤压模、穿孔针碳氮硼三元共渗提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性及抗蚀性挤压模、冲头针尖镀硬铬降低表面粗超度。提高表面硬度、耐磨性、及抗蚀性热挤模、拉深模TiC沉积减小摩擦系数，提高硬度（2980~3200HV以上），耐磨性和耐蚀性冷挤模、拉深模TD处理提高硬度、耐磨性、抗黏

7、附性、耐热疲劳性、抗蚀性及抗氧化性等挤压模钴基合金堆焊提高硬度。耐磨性及热硬性挤压模冲头、芯杆针尖电火花表面强化提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性及抗蚀性热挤模、冷挤模喷丸处理提高硬度、强度、耐磨性、耐热疲劳性及抗蚀性热挤模、冲头针尖