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            模具制造技術
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            普熱斯勒對模具周期溫度和壽命及壓模質量的見解


                    普熱斯勒對模具周期溫度和壽命及壓模質量的見解完全自主研發,并具有完全自主知識產權,相關專利號:CN109021630A, CN108857300A, CN108857298ACN108723208A

                    對于熱成形模具而言,由于承受交變溫度的環境變化,同時又承受來自產品表面的高硬度金屬化合物的摩擦,使得熱成形模具實際處于極端工況環境下。這種環境導致熱壓模具的主要早期失效方式為犁削式的磨粒磨損和網狀裂紋式的熱疲勞開裂。針對這些失效方式,主要對策又要針對不同的產品采用不同的模具壽命延長方案。這些模具壽命延長方案主要是針對模具材料和模具熱處理及表面處理所做出的材料和工藝選擇。然而無論選擇哪種模具材料,材料的純凈度應該受到嚴格的檢查。硫磷的含量對于熱疲勞裂紋的產生和發展都有不利的影響,應該控制在最少的程度。
                    對于裸板產品的熱成形,板料加熱后不可避免的會在板料表面產生不均勻氧化皮,這種高硬又極易掉落的氧化皮為板料與模具表面的摩擦副提供了磨粒磨損的磨粒和表面不平度,導致熱壓模具在早期使用時容易出現嚴重的犁削式拉毛和產品表面的嚴重劃傷。針對這種情況,就要采用三種手段提高模具壽命和產品表面質量。1. 盡量減少氧化皮的產生。普熱斯勒的生產線中分別采用了板料表面耐高溫抗氧化涂層涂敷即Pressler® Coatit®技術和加熱爐內氮氣保護以及最新的真空加熱技術。這些技術阻隔了加熱過程中氧氣與鐵原子的化合,大幅減少了板料表面的氧化皮的產生。2. 在板料與模具表面直接添加高溫潤滑劑。普熱斯勒生產線中采用的板料表面耐高溫抗氧化涂層,同時又是一種高溫潤滑劑。它在板料與模具表面的摩擦副中,起到了高溫潤滑的作用,將這對摩擦副的摩擦系數由沒有潤滑劑的0.4降到0.2。極大的緩解了磨粒磨損的嚴重度。大幅提高了產品表面質量,降低了模具表面的磨損。同時低摩擦系數也促進了板料的成形性能。3. 提高模具表面硬度和表面耐磨性能。提高模具表面硬度可以采用滲氮等表面處理技術,也可以采用含碳量含鉻量高的熱作模具鋼如D600, Cr7V, DE-HS,,同時提高熱處理硬度到HRC54-56。但是這些提高硬度的手段有各自的局限性,例如滲氮層對溫度交變的抵抗力不高,主要是熱膨脹系數與基體不同,易造成模具使用早期的滲氮層剝落。高碳含量除了影響補焊性能外,過多的碳化物也是熱疲勞開裂的潛在來源之一。另外在大批量生產中模具表面回火軟化加劇,進而降低耐磨性能和造成熱疲勞裂紋。 同時由于模具材料在熱處理時低回火溫度如低于620°雖然有助于提高硬度,但不利于抗擊650°以上的模具環境溫度,易于加劇批量生產中的模具表面回火軟化。從這個意義上講較低的板料入模溫度例如700°而不是常用的750°-800°,對于延長模具壽命是有利的。當然這更要求壓機的下行速度要足夠快。特別需要注意的是,不要在裸板工況下特別是氧化皮控制不足時選擇耐磨性不強的材料如Dievar,QRO90等。
                    對于涂層板產品的熱成形,由于鋁硅涂層的保護,板料加熱過程中沒有氧化皮的產生。同時鋁硅涂層降低了摩擦系數。因此模具的主要早期失效形式為熱疲勞開裂,而模具拉毛通常情況在早期不很嚴重。因此從模具材料上要選擇熱疲勞性能出色而硬度稍遜的低碳低鉻高鉬材料如Dievar,QRO90,HTCS等,同時熱處理硬度要控制在HRC48-52。這些材料導熱性能好并且由于碳化物少,熱處理回火溫度高等都有利于抗擊模具環境溫度導致的回火軟化和熱疲勞裂紋的產生與發展。但由于板料上的鋁硅涂層在成形過程中與模具表面摩擦,不可避免的會出現涂層掉落并粘結在模具上的情形出現。這些掉落的涂層材料里面含有高硬的三氧化二鋁,成為板料與模具表面這對摩擦副中的磨粒。隨著模具上涂層粘結的加劇,最終會在模具表面產生犁削式磨損和產品表面形成嚴重的拉毛。大家知道,鋁硅涂層板在奧氏體化加熱的過程同時又是鋁硅涂層與基體鐵進行合金化的過程。為了減少涂層中脆性的鋁鐵金屬間化合物在沖壓急速冷卻時掉落,需要在加熱時有足夠的保溫時間以確保有足夠的鐵進入鋁硅涂層。另外,減少板料涂層因摩擦的掉落,模具表面的光潔度也是一個決定性因素。然而由于模具表面硬度不高,初始的良好光潔度并不能保持太長時間。 PVD表面處理可以在低溫條件下在模具表面沉積高硬耐磨涂層,但因為涂層太淺且不是與基體的冶金結合,涂層壽命很短。而滲氮處理因對抗交變溫度能力不強,壽命也很短。高溫表面處理手段如TD或滲硼雖然表面硬度更高壽命更長,但由于容易造成已經完成精加工的模具變形而無法采用。


            版權歸普熱斯勒所有,引用務必說明出處。
            領先的熱沖壓一體化解決方案
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