表面处理技术在汽车冲压模具上的应用

周富强

摘 要：近年来，随着我国汽车工业的迅速发展，各汽车生产制造企业也迎来了新的发展机遇和挑战。为了能够在激烈的市场竞争中获得一席之位，都会从提升自身的汽车生产制造工艺上入手。然而，结合当前冲压模具的制造和设计来看，其中仍然存在有很多的技术问题，需要进一步更新和完善。作为技术密集型产品，冲压模具在汽车行业中发挥着至关重要的作用。模具的制造和设计受到很多因素的影响，比如生产效率，冲压件质量等等。对于一款车型而言，车身变化速度最快，变化周期最短，跟车身开发具有紧密联系的一个环节就是冲压模具的生产制造，冲压模具的生产制造也是影响我国汽车行业发展的一个非常重要的因素。本文就表面处理技术在汽车冲压模具上的应用进行了分析。

关键词：表面处理技术;汽车;冲压模具

0 引言

在汽车制造中，冲压制造件是汽车组成的主要零部件，由汽车冲压件制造工艺所生产的零部件本身具有经济适用、精准度高、品质较高等特点。要特别注意的是，汽车冲压件制造工艺的模具设计十分关键，是决定冲压制造件质量的关键所在，为此，对表面处理技术在汽车冲压模具上的应用进行研究具有重要意义。

1 汽车冲压模具的概念

冲压模具是在冷冲压过程中将材料加工成零件的一种特殊工艺装备。冲压是利用安装在压力机上的模具在室温下对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲模是冲压生产中必不可少的工艺装备，是一种技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率和生产成本直接关系到模具的设计和制造。模具设计制造技术水平是衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，在某种程度上决定着新产品的质量、效率和开发能力。

2 表面处理技术在汽车冲压模具上的应用

2.1 镀铬技术

在镀铬电镀液中，被电镀物为阴极，不溶性金属（铅或铅合金）为阳极，接通电流后，电镀液中的铬离子（Cr6+），在阴极上放电析出金属铬，附着在被电镀物表面，形成镀铬层，镀层厚度通过电镀时间来控制，一般情况下通电1h镀层厚度增加10μm，常规镀层厚度在10～15μm。镀铬可重复进行，但是在镀铬前需去除之前的镀层，镀层溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。基于环保和循环利用方面考虑，使用电镀液过滤设备将电镀液中杂质过滤后，提取洁净的含有铬化合物的混合液;然后通过电镀液转换设备将有价值的铬化合物进行提纯后加入电镀槽中，增加其浓度，达到再生和重复利用的目的。剩余废水经过环保无害化处理后进行排放。模具型面及拉延面、拉延筋的沙眼、裂纹缺陷需补焊、修顺、研配合格，上线调试至制件表面无明显起皱且状态稳定后，方可实施镀铬处理，否则镀铬后寿命难以保证。实施镀铬处理后，需要及时清除模具表面杂质和油污，远离焊接高温环境，避免砂轮机粗砂纸打磨，及时钝化处理小缺陷（800号以上砂纸），可以有效延长模具镀铬使用寿命。针对模具上难以通过焊接修复的大范围深度疲劳裂纹及大面积的沙眼缺陷，可以考虑先实施激光熔覆技术修复缺陷，而后再实施镀铬处理，相比人工焊接处理缺陷的模具镀铬使用寿命更长。

2.2 激光熔覆技术

激光熔覆技术，也被称为激光堆焊技术，是用高能激光束（104～106W/cm2）辐照工件基体表面，使工件基体表面与熔覆材料快速熔为一体的技术。凝固硬化后具有耐磨性好、冲击韧性高、疲劳强度高的优点，可以显著延长模具使用寿命，针对覆盖件模具MoCr铸铁效果较明显。该技术目前有2种常规方法，原料预置法和同步送料法。

原料预置法工艺较简单、操作较灵活，但基体熔深不易控制、稀释度较大，对人员技术要求比较高，需要合理分布原料粉末覆层，同时对粘结剂要求较高。同步送料法更有利于工艺参数控制，生产效率和熔覆质量更易保证。激光熔覆前的预处理注意事项：将模具缺陷（疲劳裂纹、组织疏松针孔）提前打磨、去除彻底，以最大程度减小激光熔覆后，应力裂纹的扩大趋势。实施激光熔覆处理前，需对模具待处理面进行快速火焰烘烤，以消除表面残存的油污，而后对表面的锈迹进行彻底清理，以减少气孔及针状沙眼的产生，确保激光熔覆层的质量。在激光功率等参数不变情况下，熔覆层硬度深度随激光移动速度的增加而减小，而硬化层硬度随扫描速度的变化不大。通过控制激光移动扫描速度，可以提升熔覆层的硬度并确保硬度分布均匀。根据不同的模具基材选定合适的熔覆层粉末材质，以提高模具基材与熔覆层材质的有效熔合，得到硬度均匀的激光熔覆层，有效改善覆盖件拉延模的拉毛问题。激光熔覆处理后的模具需定期实施保养和清洗，可以使用800号细砂纸沾煤油对模具表面进行抛光处理，对模具整体实施清洗、吹干、清擦和涂油润滑处理。

2.3 PPD技术

PPD等离子体渗氮技术是在低压渗氮气氛中，当渗氮炉中真空度达到一定数值，在模具零件阴极，壳体阳极之间施加电压，阴、阳间气体被击穿后，产生辉光放电，稀薄气体被电离形成等离子体气氛的技术。该项技术可显著提高金属材料表面硬度、耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性能。同时具有节约能源、效率高的优点。

3 结束语

综上所述，我国沖压模具已将表面处理技术应用于模具制造，近年来发展迅速。但是，表面处理技术在我国的推广还需要深化，我国冲压模具行业的发展水平，特别是复杂、大型化的中高档冲压模具，与发达国家相比还有较大差距。我国应大力开展模具设计与制造技术研究，使表面处理技术在模具行业得到广泛应用，并用于改造传统模具行业。这是我国模具行业发展的大趋势。未来，必须进一步提高冲压模具的设计质量，增强冲压模具的制造精度，这样才能有效减少生产成本，优化和完善汽车零部件的质量，推动汽车制造业的长期稳定发展。

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