一种汽车模具镶块的TD处理工艺研究

（陕西国防工业职业技术学院，西安市，710302） 陈顺利

1 前言

在模具的设计和制造中，为使模具具有优良的硬度和耐磨性，保证模具在生产使用中具有良好的工作状态和较长的使用寿命，必须对模具进行表面强化。

TD最直意的理解就是对金属基体渗入耐磨金属原子，即渗金属（相对于渗碳、渗硼、渗氮只是渗非金属）。其原理是利用碳在高温下扩散。在一定的处理温度下，将有一定碳含量的金属工件置入硼砂熔盐中(含有钒、钛、铬等金属原子)，让硼砂熔盐中的金属原子与工件中的碳原子产生反应，从而扩散在工件表面形成一层碳化层。这个过程就叫TD。

在平时的设计中，使用TD处理的情况不多，产品产量大、质量要求高、易磨损的模具部件才需要TD处理。下列情况之一或组合情况出现，导致模具部件易磨损，就需要作TD处理。

1）工作温度低于500℃的磨损失效的冲压、挤压、拉拔、滚压模具；

2）被加工材料板厚超过1.4mm；

3）被加工材料屈服强度超过400Mpa；

4）产品的外观要求严格；

5）单一产量大于10万件。

2 以SKD11（Cr12Mo1V1）为例模具镶块零件TD工艺

2.1 设备及TD前的热处理

TD处理所用设备一般为普通外热式坩埚盐浴炉。为降低模具SKD11（Cr12Mo1V1）材料在TD处理过程中的变形。模具需要TD前的热处理，前期热处理是选择高淬高回还是低淬低回，有下列选择原则：

1）当下列现象出现时优选低淬低回：

模具工作温度＜200℃；

模具变形相对要求不严，精度要求相对不高；

模具的韧性要求高；

线切割的形状不复杂，无明显尖角或R＞0.5mm；

只考虑TD处理的表面强化方式，不选择QPQ、PVD处理。

2）当下列现象出现时优选高淬高回：

模具工作温度＞200℃；

模具的变形要求、精度要求相对较高；

模具的韧性要求不高；

淬火后的线切割形状复杂，R＜0.5mm；

除TD工艺外，也有可能考虑QPQ、PVD的表面强化方式。

因为模具镶块符合高淬高回要求，所以SKD11（Cr12Mo1V1）材料TD前的热处理方式为：用1080～1020℃淬火，气淬或空冷，用510～520℃回火。

2.2 TD过程

1）装夹：根据模具的形状、几何尺寸、长径比、壁厚等因素选择正确的装夹方式

2）预热温度：合理的预热温度既能保证模具的变形也能充分保证模具在TD处理过程中不开裂。出、入炉姿态：

3）出、入炉的姿态控制可以减少模具在坩埚中与盐浴的阻力，阻力越小，变形越小。

4）炉中搅拌：TD的中途搅拌频次和方法也对模具的变形也有一定的影响。

5）冷却方式和速度：这点也是比较关键的。冷却速度越慢其变形也就越小，冷却速度与冷却介质的选择和模具的变形量有着明显的因果关系。

3 总结

1）优点是处理后模具镶块性能很好，表面光洁度高，表面合金薄膜不易脱落。

2）缺点是模具镶块变形不易控制，最多造成镶块接缝面变形达到1mm；为了使模具镶块在TD过程中变形最小。主要的方法有：

模具的设计：从形状、尺寸、长径比、壁厚和镶块模具的分段尽可能兼顾到模具在TD过程中的变形。

材料：国产的Cr12MoV材料要符合GB/T 1299-2000标准。其他进口材料要符合其行业或企业标准。

热处理：选择高淬高回，冷却介质最好选择气淬或空冷；

通过工艺试验预留尺寸：少数公差要求严格的模具可以对同一炉次的模具材料进行TD 处理的工艺试验的方法，总结和试验出模具变形的规律和变形量，再根据其变形量来在上一道加工工艺中通过预留尺寸的方法来补偿模具的变形，让其能无限接近或满足其使用要求。