一、汽車衝壓成型模具表麵處理問題的提出

汽車衝壓成形模具之所以需要進行特種（zhǒng）表麵處理，其首要目的是（shì）解決模具表麵拉傷問題，其次是提高模具壽命並保持產品零件尺寸的一致性（xìng）。

當前必須解（jiě）決汽車衝壓模具表（biǎo）麵（miàn）拉傷問（wèn）題（tí）的原因是：為了使汽車輕量化（huà），汽車大量采用高強度鋼（gāng）板，高強度鋼板在衝壓成型過（guò）程中，模具工作麵（miàn）成型應力較（jiào）低強度鋼板大，模（mó）具工作麵和（hé）成型鋼（gāng）板間普遍出現嚴重的粘著磨損，並在模具工作麵和工件表麵會出現嚴重拉傷現象，拉傷（shāng）現象的出現影響產品表麵質（zhì）量，降低生產效（xiào）率，因需要不（bú）斷修模（mó）還嚴重影響產品尺寸的一致性以及模具壽命。

要解決模具表麵拉傷現象有許多方（fāng）法，這（zhè）些方（fāng）法的核心是（shì）阻（zǔ）止模具與成型板（bǎn）料間的粘著磨損，這些（xiē）方法可以分別是在成型板（bǎn）料、板料與（yǔ）模具間或模具上采取措施。常見的方法可以是對成型板料進行表麵（miàn）處理（如磷化），在模具與板料間加一層（céng）有機膜（如添加塑（sù）料薄膜或高粘度潤滑脂），改變模具（jù）材料（鈹（pí）銅合金、硬質合金），對模（mó）具進行特種（zhǒng）表（biǎo）麵（miàn）處理（TD，PVD，鍍硬鉻（gè）等）。以上方法實踐中根據產量、工況、成型（xíng）件大小等情況都有使用，對於汽車衝（chōng）壓成形模具考慮到成本等因素，目前應用多（duō）的是對模具進行特種表麵處理，目前主要是TD覆（fù）層處理，複合（hé）PVD，鍍硬鉻，氮化。其中鍍硬鉻（gè）和氮化處理由於結合力和（hé）耐磨性較差，可以（yǐ）用於成型應力較小的場合，並且這（zhè）兩種技術可以對大型模具進行處理，所以這兩種技術主要應用（yòng）於大型汽車覆蓋件模具；對於（yú）底盤、加強板等類零件普遍采用TD覆層處理（lǐ）和複合PVD處理，以下主要（yào）分析這兩種技術的優劣勢。

二、TD覆層處理技術及複合PVD技術的比較

1、 兩（liǎng）種表麵處理形（xíng）成覆層的種類

1） TD覆層處理可以在工件表麵形成硬度（dù）很高的（de）一種或多種金屬碳化物（wù）複合的覆層，其中目前應用較多的是碳（tàn）化釩(VC)覆層；

2） PVD（物（wù）理氣相沉積）,PCVD（物理化（huà）學氣相（xiàng）沉（chén）積）處理技術處可以在工件表麵更多的表麵強化相，包括金屬碳化物、氮化物、氧化物或其複合的化合（hé）物；單就表麵硬度，由於PVD、PCVD處理技術可以方便（biàn）地改變覆層的成分，也可以通過改變工藝方（fāng）法改變表麵（miàn）覆層的（de）組織結（jié）構，所以（yǐ）PVD處理法（fǎ）可以形成比TD法更高的表麵（miàn）硬度；但目前PVD、PCVD法在（zài）模具上的應用較多的是（shì）氮化鈦（TiN）、氮碳化鈦（TiCN）、氮鋁化鈦（TIAlN）、氮化鉻（CrN）一類的覆層，其硬度一般低於TD覆層碳化釩的硬度（dù）。大量實踐表明，無論PVD采用何種覆層種類，單一PVD覆層在拉深衝壓成型類模具上覆層很（hěn）容易剝落很難取得使用效果，為提高（gāo）覆層與母材的結合力，目（mù）前在汽車模具上一般都是采用先氮化（huà）再進行PVD處理的複合工藝。

2、兩種表麵處理與母材的結合力（lì）比較

TD覆（fù）層（céng）處理後覆層與母材屬於冶金結合，使用中不容易脫落；複合PVD覆層與母材結合力有如電鍍，屬於機械結合。大量實踐表明， TD覆（fù）層可以承受比複合PVD覆層大得多的應力而不會脫落。

3、兩種表麵處（chù）理的處理溫度及對基體（tǐ）材料（liào）的要求和對模具變形量的影響

1） TD覆層處理是屬於高溫（wēn）處理，溫度一般是900℃-1050℃，對於工模具為達到比較（jiào）好的使用效果，一般處理後（hòu）需要進行淬火回火過程，所以TD覆層處理技（jì）術有變形的問題，控製不好有可能會出現開裂問題。為減小工（gōng）件變形和減少開裂傾向，對工件的材質要求比較高，一般需（xū）要采用淬火變形量比較小的高合金鋼，如常用的高鉻合金工（gōng）模具鋼（gāng）Cr2MoV，SKD11,Dc53，D2等；對於變形要求不太嚴格的工件對材質品質也可以要求不高，如采用Cr12或冶煉質量比（bǐ）較差（chà）的Cr12MoV。

2） 複合PVD處理技術處理溫（wēn）度比較（jiào）低（dī），一（yī）般400℃-600℃，對於鋼製工件（jiàn）其突出優（yōu）點是處理後工件變（biàn）形都很小。要取（qǔ）得比較好的使用效（xiào）果複合PVD處理對母材材質要求很高，一般應用多的是高速鋼（gāng）或粉（fěn）末高速鋼，或是品質優良的高鉻合金工模具鋼如Cr12MoV,SKD11,DC53，D2等，要是材質不均勻或成分沒有達到標準，複合PVD覆層處理以後效果難以體現。

4、兩種表麵處理的處理溫度及對前期熱處理的要求

1） 需要進行TD覆層處理的工件，一般對工件的前期（qī）熱（rè）處理沒（méi）有要求，隻是對於汽車（chē）組合模具，考慮各種因素要求高溫回火（480℃-520℃）。

2） 需要進行複合PVD處理的工件，一般都是工（gōng）件材料已作過高溫回火的零件。對於（yú）高速鋼，粉末高速鋼，此類材料一般都是高（gāo）溫回火狀態使用，所以（yǐ）可以直接進行複合PVD處（chù）理；對於高鉻合金模具鋼如Cr12MoV,SKD11,DC53,D2等材料，對於前期熱處理必須采用高溫回火（480℃-520℃）才可以進行複合PVD處理。

5、兩種表麵處理（lǐ）工（gōng）藝的應用領域及效果比較

兩種表麵處理都可以（yǐ）用於提高模具壽命和解（jiě）決模（mó）具表麵拉傷問題。其（qí）中TD覆層用於受力比較大的場合，複合PVD覆層（céng）用於受力比較小（xiǎo）的場合；對於1mm以上的強度高於400MPa的高強度鋼板成型，一般采用TD覆層處理；厚度較薄，強度較低的可以采用複合PVD處理技術，對於（yú）形狀較（jiào）複雜的成型模具，考慮到（dào）衝壓成型模（mó）具即使板料比較薄強度較低（dī），總有受力比較大的部位，所以采（cǎi）用TD覆（fù）層處理可靠性更高。一般精度要求很高的工件隻能采（cǎi）用複合PVD處理。此外（wài）模具總體壽命TD覆層處理一般是複合PVD覆層壽命的（de）3-4倍。

三（sān）、汽車（chē）衝壓成型模具表麵處理技術（shù）選（xuǎn）擇問題

1、從模具製造角度

由於複合PVD處理技術變形很小，處理後模具（jù）基本上不（bú）會變形，做完表（biǎo）麵（miàn）處理後（hòu）模具無需研配就可以（yǐ）直接裝配（pèi）（熱處理工藝不合（hé）理除外）；相反TD覆層處理後模具有變形（xíng）問題，一般組合模具鑲塊需（xū）要研配才能正常使用，特別是要是模具結構不合理和TD處理廠家不時將會帶來模具變形（xíng）過大甚至引起開裂現（xiàn）象（xiàng），這樣模（mó）具調試階段需要耗費一些工作量。因此從模具製（zhì）造角度（dù）來（lái）說，采用（yòng）複（fù）合PVD表（biǎo）麵（miàn）處（chù）理技術省事省力，而TD覆層處理技術相（xiàng）對來說（shuō）就比較麻煩。

2、從模具使用角度

1）適用的工況

TD覆層處理具有更高的承載能力，表麵處理時無論深孔，窄縫等都能有均勻的覆層，所以TD覆層處理幾乎可以適應乘用汽車的各種板料成型工況，如板料厚度（～5mm）、強度(～800MP)、模具複雜程度的（de）變化。相反，複合PVD技術覆層與母材結合力遠低於TD覆層處理技術，承載能力較低，此外，對於尖角容易出現溫度過高，深孔窄縫處很難形成均勻的覆（fù）層，所以隻適用於板料較薄（～1mm），強（qiáng）度較低（dī）（400MPa以下），形狀（zhuàng）比較簡單的模具。需要說明的（de）是由於TD覆（fù）層處理有變形（xíng）問題，不適合組合式外板件模具的表麵處（chù）理，整體式模具除（chú）外。

2）經濟性

大量實踐證明，TD覆層處理技術處理過的模具壽命平均具有複（fù）合PVD處（chù）理技術處理的模具3倍以上的（de）使用壽命，因此當模具壽命要求比（bǐ）較高（gāo）時，TD覆層處理技術運行成本（běn）隻是複合PVD覆層處理技術的一半以下。

3）重複處理問題

一般來說，複合PVD處理技術（shù）可以處（chù）理無數次，而TD覆層處（chù）理技術（shù）一般處理3-4次後就會出現使用（yòng）壽命會不斷降（jiàng）低（dī），並容易出現開裂現象。但（dàn）根據我司（sī）多年的經驗，一般一次TD覆層處理的（de）模具壽命（mìng）完全（quán）可以滿足一個車（chē）型的衝壓要求（qiú），相（xiàng）反複合PVD處理技（jì）術（shù）有可能需要多次重複處理，除了加工成本的提（tí）高，考慮到複合PVD模具處理需要的多次模具拆（chāi）卸及表（biǎo）麵處理的時（shí）間，毫無疑問也會影響生（shēng）產效（xiào）率。