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深冷處理之TD處理
TD覆層處理技術在解決汽車高強度鋼板和厚料板沖壓模具表面拉傷問題和提高模具壽命方面表現杰出,其應用將會越來越多?! ?/span>
技術原理及工藝
TD覆層處理是熱擴散法碳化物覆層處理(Thermal Diffision Carbide Coating Process)的簡稱,英文簡稱“TD coating”。因該技術由日本豐田中央研究所于20世紀70年代首先研制成功并申請專利,又被稱為“Toyota Diffusion Process”,簡稱“TD Process”,即TD處理,我國也稱作“熔鹽滲金屬”。 深冷處理
無論其名稱如何,其原理都是將工件置于熔融硼砂混合物中,通過高溫擴散作用于工件表面形成金屬碳化物覆層,該碳化物覆層可以是釩、鈮、鉻等元素的碳化物,也可以是其復合碳化物,目前應用最廣泛的是碳化釩覆層。圖1所示為TD覆層組織的結構。一般情況下,TD覆層處理的基本工藝過程為:工件檢查-拋光-裝吊-TD覆層處理-淬火+回火1~3次-清理-檢驗-尺寸調整-拋光-入庫。深冷處理
主要特點
以碳化釩覆層為例,TD覆層處理最主要的特點是:
1、覆層硬度高,HV可達2800~3200,遠高于氮化和鍍硬鉻,因而具有遠高于這些表面處理的耐磨、抗拉傷、耐蝕等性能。表中所示為TD覆層處理與其他幾種表面處理技術所能達到的材料硬度比較。深冷處理
2、由于是通過擴散形成的,所以覆層與基體具有冶金結合,覆層與基體的結合力較鍍硬鉻和PVD或PCVD的鍍層如鍍鈦層高得多,使用中不會脫落,這一點對在成形類模具上的應用極其重要。
國內外發展狀況
TD覆層處理技術從20世紀80年*始陸續由日本引入世界各地的許多國家,由于各國的國情不同,有些國家用得很成功,也有些國家應用失敗。該技術在日本、美國、韓國等國都已得到廣泛的應用。國內70年代即已開始研究此項技術,到目前已有數十家單位對該技術進行過研究,發表文章數百篇,專利數項,據了解,目前還有一些單位在專門研究該項技術。實際上中國早在80年代中期就起草了此項技術的技術標準,即:JB/T4218-946硼砂熔鹽滲金屬,該標準于1994年10月25日被批準。國內的研究成果大多沒有經過長時間生產實踐的考驗,應用中總是存在這樣或那樣的問題,所以從70年代至90年代,盡管研究的人很多,但沒有一家專業從事該項技術加工的廠家。深冷處理
筆者從1991年開始該項技術的研究工作,經過多年的研究和應用摸索,從1997年開始成功應用到各類模具上,并于2001年開始在國內首先成立了專業從事該項技術加工業務的公司。多年來已為數百家國內外企業提供了TD覆層處理加工服務,并成功應用到汽車、家電、五金、制管、冶金等行業的引伸(拉伸、拉延)、彎曲、翻邊、輥壓成形、冷鐓、沖裁、粉末冶金等類模具和一些零部件上,或根本上解決工件表面拉傷問題,或大幅提高工件的使用壽命,取得了極優異的使用效果,也積累了豐富的實踐經驗。深冷處理
適用材料
有一定含碳量(如高于0.3%)的各類鋼材、硬質合金等都可以形成TD覆層,各類含碳量很低的鋼材通過預先滲碳也可以形成TD覆層。對于承載較大、精度較高的工件,一般推薦各類中高合金模具鋼,如SKD11、DC53、Cr12MoV、Cr12、Cr15 MoV、H13、硬質合金等。深冷處理
應用與推廣價值
TD覆層處理的應用主要在兩方面:一方面是利用其高耐磨、抗粘結性能,從根本上解決成形類模具如拉伸、彎曲、翻邊、滾壓成形、壓鑄等模具的表面拉傷工件或粘料問題,提高產品質量,并大幅提高模具壽命;另一方面是利用其高耐磨性能,大幅度提高因各類磨損引起失效的工模具或工件的使用壽命,如沖裁、冷鐓、粉末壓制等模具。
大量實踐已經證明,TD覆層處理是目前解決拉傷問題的經濟而有效的方法之一,并可將模具的使用壽命提高數倍至數十倍,極具使用價值。如圖2所示的車輪輪圈成形模,原來采用CrWMn,進行鹽浴氮化處理,壽命1000次左右時,工件和模具即嚴重拉傷甚至卡死,后改用模具材料Cr12MoV,并進行TD覆層處理后,根本上解決了工件表面拉傷問題,模具壽命一般可達8萬件以上。深冷處理
近年來隨著我國制造業特別是汽車工業的高速發展,由于TD覆層處理技術在解決汽車高強度鋼板和厚料板沖壓模具表面拉傷問題和提高模具壽命方面的杰出表現,其應用將會越來越多。圖3所示為一些汽車零部件模具經TD覆層處理后的樣件。深冷處理
需要說明的是,TD覆層處理是一種在850~1050℃條件下的高溫處理技術,處理中必然會產生熱應力、相變應力和比容的變化,存在工件變形超差甚至開裂的風險,因此要用好該技術必須要有專業的技術指導,全面考慮材料、焊補、設計、熱處理和表面處理、覆層厚度等各個因素,以保證TD覆層處理質量并發揮最佳效果,提升其產品競爭力,為模具制造企業和終端客戶帶來效益。深冷處理