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模具钢材料选择与表面处理实例分析

时间: 2011-07-08 09:00 来源: 作者: 点击:
我们是深圳一家五金制品厂的生产部。去年,我们开始为国外的一家生产商生产数码相机外壳零部件。

在生产过程中,我们遇到了一些影响生产效率的问题。在对零件冲孔过程中,由于冲孔用的冲针磨损失效或断裂情况时有发生,而且存在很大的随机性,因此需要比较频繁地停机换针,很影响生产。为此,我们试验了两种模具钢,瑞典一胜百的ASP23和台湾生产的SKD11。ASP23的硬度较高,因此不易磨损,但韧性稍差;SKD11的韧性较好,不易断裂,但硬度较低,容易磨损失效。在价格上,ASP23要明显贵于SKD11,ASP23每公斤几百元,SKD11每公斤几十元。

为了更好的改善模具冲针的性能,我们找了多家从事表面处理的公司。其中有深圳的一家公司,镀氮化钛(TiN),还有一家香港公司镀类金刚石(DLC)膜,此外,还有一家北京公司,提供非晶金刚石(ta-C)镀膜。我们对氮化钛(TiN)都比较熟悉,它是一项已经很成熟的技术,有广泛的应用,而近年来,类金刚石(DLC)膜的应用也渐渐兴起,非晶金刚石(ta-C)镀膜则是一项全新的技术。对于三家的试验结果,我们做了比较:氮化钛(TiN)镀件的效果很不明显,并不是如其在市场上宣传的那样;类金刚石(DLC)膜镀件效果稍好于氮化钛(TiN);而非晶金刚石(ta-C)镀膜的效果我们比较满意,在首次非晶金刚石(ta-C)镀膜试验时,所有SKD11镀件的平均寿命提高了3倍,ASP23镀件的平均寿命提高了1倍,而且所有镀件寿命的提高幅度很平均,通常,新技术都存在工艺不够稳定的问题,为了验证这种技术的稳定性,我们又进行了第二次试验,这次同样使用ASP23和SKD11两种材质的模具钢,而且镀件的数量比第一次试验多,试验结果令我们很吃惊,ASP23镀件的平均寿命提高了2倍,而SDK11镀件的平均寿命提高了近7倍,对此,我们问了该公司的技术人员,他们解释说,对镀膜工艺进行了优化调整,因此镀膜效果更好了。

由于SKD11的成本明显低于ASP23,镀膜效果也好于ASP23,因此,我们采用了北京的这家表面处理公司提供的SKD11镀膜产品。

我们后来又问了北京这家公司的技术人员,为什么类金刚石(DLC)和氮化钛(TiN)的效果不够理想,他们说,他们的技术工作温度在常温进行,通常是低于80摄氏度,而类金刚石(DLC)和氮化钛(TiN)的成膜温度通常是几百度,较高的温度使钢材产生退火或者回火效应,降低了原有钢材的质量;膜层与基材的结合力也是影响效果的重要因素,类金刚石(DLC)和氮化钛(TiN)镀膜通常都是用化学气相沉积(CVD)方法,膜层只是沉积在镀件表面,非晶金刚石镀膜采用先进的表面离子活化技术,从而使镀层深入基材表面,膜基结合力明显提高,在冲压过程中,膜层就不易脱落;在表面硬度方面,金刚石的硬度要高于氮化钛(TiN),而非晶金刚石膜中纯金刚石的含量超过70%,类金刚石膜的含量通常只有20%,最高只能到60%,因此,非晶金刚石膜的硬度是三者中最高的;在表面光洁度方面,非晶金刚石膜的摩擦系数低于0.10,氮化钛(TiN)膜为0.55,类金刚石(DLC)膜为0.15。

在开始使用非晶金刚石膜冲针后,我们又进行了丝锥的镀膜试验,试验结果大致如下:对有氧化层的丝锥镀膜后效果不明显,而无氧化层镀膜丝锥寿命平均提高了3倍,效果可见一斑。

传统技术有它的优势,主要是工艺成熟稳定,但试验结果让我认识到,新技术更需要我们去尝试,而且会带来意想不到的结果。(end)

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