提高砖机模具使用寿命的有效方法—河南砖机设备厂家

时间：2013-06-06

模具是各工业部门的重要工艺装备。它的使用性能，特别是使用寿命反映了一个地区的工业水平，并直接影响到产品的更新换代和在国际市场上的竞争能力。因此，各国都非常重视模具工业的发展和模具寿命的提高工作。而模具材料与热处理是影响模具寿命诸因素中的主要因素。因此，目前**都在不断地开发模具新材料，改进强韧化热处理新工艺和表面强化新技术。模具热处理对使用寿命影响很大，我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。据统计，模具由于热处理不当，而造成模具失效的占总失效率的 50 ％以上。所以．国外模具的热处理，愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理．模体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形，故它的常规热处理**严格按工艺进行．表面强化的主要目的是提高模具表面的**性、耐蚀性和润滑性能。表面强化处理方法很多，主要有表面化学热处理技术、涂镀技术、喷丸表面强化、电火花表面强化、激光表面强化、气相沉积技术等。化学热处理技术主要包括渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。采用不同的表面强化处理工艺，可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍。

砖机是建筑行业常用的机械设备，其模具上的模板是砖机的主要部件之一。模板性能的好坏、寿命的高低，直接影响到产品的质量和经济效益。而模板表面性能的优劣又直接影响模板的使用寿命。砖机上的模板工作条件十分恶劣。其侧面既要受到硬颗粒的强烈刮削，又受到硬颗粒的压入，且要承受反复的冲击。其正常的失效形式主要是磨损、脆断、变形、咬合等。模板的失效和破坏，往往发生在表面或由表面开始．因此，对模具材料使用性能的基本要求是：表层具有高的硬度、**性，心部具有高的强度、足够的韧性、良好的抗咬合能力和抗疲劳性能，对砖机模板进行表面强硬化处理的目的是进一步提高其所固有的性能，这些性能主要是表面的**性、抗咬合性、抗冲击性、抗热粘附性、抗冷热疲劳性及抗腐蚀性。在众多的表面强化方法中，经分析比较，比如选用了微粉硼碳共渗表面强化处理。微粉硼碳共渗可以使模具表面获得很高的硬度，因而能显着提高模具的表面硬度、**性和耐蚀能力，是一种提高模具使用寿命的有效方法。

1、改变砖机模具表面化学成分的强化方法

渗碳法是为了增加钢件表层的含碳量，将钢件在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的化学热处理方法。碳原子渗入模具工件表面使模具工件表面的硬度、抗疲劳强度及**性提高。渗碳后的模具工件表面将获得共析或过共析成分的碳，再经一定的热处理后可得到马氏体＋碳化物组织。碳层深度一般为0.5~2.5mm .

渗氮法是在一定温度下将活性氮原子渗入模具工件表层的化学热处理方法．渗氮后的工件变形小。与渗碳法相比，渗氮法具有硬度、抗疲劳强度、**性和抗蚀性高的特点，渗氮层硬度可高达1000~1200Hv 。通常渗氮是在氮气分解气中进行的，氮气分解可以产生大量活性氮原子。

渗硼法是将金属材料放在含硼的介质中，经过加热与保温，使硼元素渗入其表层，形成硼化物的工艺过程．渗硼分固体渗硼和液体渗硼。固体渗硼。不需要**的设备，操作方便。但固体渗确的劳动强度大、工作条件差及成本高。液体渗硼的特点是设备简单、用盐资源丰富、成本低及**．在模具渗硼处理中，广泛使用盐浴液体渗佣。经渗硼处理后得到的硼化物，一般由FeB十Fe2B 双相或Fe2B 单相组织组成，硼化层具有硬度高、高温抗氧化性好、红硬性高及耐腐蚀好、**性高的特点，但其脆性大，渗硼深度一般为0.03~0.10mm 。

多元共渗法将工件表层渗入多于一种元素的热处理工艺称为多元共渗法．钢的化学热处理不仅可以渗碳、氮、诵等非金属元素，还可以渗铬、铝、锌等金属元素。当钢件的表面渗入金属元素后，银的表面形成所渗入金属的合金层，从而可提高抗氧化及抗腐蚀等性能。当渗入单一元素而不能满足模具寿命的要求时，可考虑多元共渗的方法。多元共渗法对提高模具寿命具有显着的效果。

离子注入法是利用小型的低能离子加速器，先将需注入元素的原子在加速器的离子源中电离成离子，然后通过离子加速器的高压电场将其加速成为高速离子流，再经磁分析器提纯后，离子束强行打入置于靶室中的模具工件表面，引起模具工件表面注入层中的微观结构和宏观性能的变化。整个注入系统处于1.33xl0-3．Pa的真空中，以**离子束在规定的路线前进时不与其它元素的原子发生碰撞。高能离子束穿透模具工件基体表面后与表面内的原子发生碰撞，在多次交联碰撞、激发电子和离子的过程中，注入的离子失去了原有的能量，最后静止在模具工件基体表面内．在这个过程中将引起模具工件基体表面晶格缺陷或基体表面点阵原子的化学结合，使基体表面发生物理、化学及力学性能的变化，从而有效地提高模具工件表面的硬度、抗疲劳强度及**性、耐腐蚀性等性能。离子注入的深度较浅，约为 10~100 个原子层．但对基体影响的深度可达1mm．

2、不改变表面化学成分的强化方法

火焰表面淬火工艺是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰所产生的高温，将工件表面加热到淬火温度，随后用水和其它冷却介质急速进行冷却的工艺过程．通过表面淬火处理的工件，其表面具有很高的硬度和**性．这样，提高了工件的力学性能．火焰表面淬火的优点是模具韧性好、加工工序少、热处理费用低及模具容易焊接修补。火焰表面淬火的缺点是： ( l ）由于火焰表面淬火是手工操作，需目测加工钢材的颜色来确定钢材的温度，因此要求操作者的技术熟练； ( 2 ）火焰表面淬火工艺的前提条件是选用合适的模具材料，所选用的材料经火焰表面淬火后要满足模具的力学性能，并**使用寿命。对结构复杂、寿命要求很高的模具不适宜采用火焰表面淬火工艺。

激光表面强化是指一定功率密度的激光束，以一定的扫描速度照射待处理的模具工件的表面，在很短的时间内使被处理表面由于吸收激光的能且而产生高温，当激光束移开时，被处理表面通过自身向基体传导的散热方式而迅速冷却，从而形成表面强化层，以提高模具的寿命。当激光照射金属表面时，在瞬间（105~106℃／s）即可把金属表面层加热到很高的温度，使其发生相变或熔化。由于加热时间较短，致使工件表面熔化层或相变层厚度很薄，而基体材料的受热温度又特别低．所以金属表面层的冷却速率很高（约106℃／s) ，约为一般淬火冷却速率的1000倍。激光强化处理包括激光相变硬化、激光熔化～凝固处理（熔凝处理）及激光表面合金化。激光表面强化处理可以明显地提高模具工件的**性和抗疲劳强度，从而延长模具寿命。由于加热面积小、时间短，因此工件形变很小。表面喷丸强化的机理是将大量高速运动的弹丸喷射到模具表面，使表面产生较为强烈的塑性变形。这种形变使模具表面产生了一个应力状态及组织结构与基体*不同的加工硬化层和残余压应力层。由于在压力层上有相当高的表面压应力，能够推迟疲劳破坏．即使在很高的外部应力作用下，也不会产生表面失效．所以，强化层能够显着地提高模具在室温及高温工作环境下的抗疲劳强度，达到提高模具寿命的目的．模具在使用过程中，经常因表面抗疲劳强度降低而损坏．造成模具表面疲劳的原因有原始缺陷、应力疲劳及疲劳磨损等。

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