Zastosowanie zaawansowanych powłok ceramicznych w materiałach do form

Zastosowanie zaawansowanych powłok ceramicznych w materiałach form

Matryca jest narzędziem, które nadaje półfabrykatowi określony kształt i rozmiar pod wpływem siły zewnętrznej. Można powiedzieć, że nie ma formy, nie ma nowoczesnego przemysłu, poziom rozwoju przemysłu form jest kluczowym wskaźnikiem do pomiaru poziomu przemysłu wytwórczego w całym kraju, więc jest również znany jako „matka przemysłu”. W elektronice, samochodach, silnikach, urządzeniach elektrycznych, przyrządach, miernikach, sprzęcie AGD i produktach komunikacyjnych od 60 do 80 procent części zależy od formowania. Wysoka precyzja, wysoka złożoność, wysoka konsystencja, wysoka wydajność i niskie zużycie form są nieporównywalne z innymi metodami produkcji. Na przykład, w najbardziej popularnych samochodach, części pokrycia samochodowego utworzone przez matrycę do tłoczenia, części wewnętrzne samochodu utworzone przez formę wtryskową i różne części przekładni silnika utworzone przez precyzyjne kucie, pokazują precyzję i wydajność przemysłu form.

Rys.1 nowa forma yinbaoshan zastosowana w Peugeot 3008 (źródło zdjęcia: yinbaoshan nowa forma)

Jednakże tradycyjna obróbka form jest zwykle przeprowadzana w trudnych warunkach, w zmiennych temperaturach, warunki naprężeniowe powodują, że forma jest podatna na różne uszkodzenia zmęczeniowe; Ponadto silne tarcie między metalowym przepływem tworzywa a wnęką formy sprawia, że zużycie formy staje się jedną z ważnych form awarii. Dlatego też opracowano nową wysoką twardość, wysoką odporność na ścieranie, wysoką wytrzymałość materiału formy.

Rysunek 2 Precyzyjne części samochodowe do kucia jiangsu senwei produkowane w procesie wytłaczania blokowego, które mogą przetwarzać różne skomplikowane części kształtu, ale wysoką temperaturę odkształcenia i siłę formowania, stwarzając wielkie wyzwania dla materiałów do form
(fot. sen wei precyzyjne kucie)

Już w latach 90. ceramika z węglika boru była stosowana w materiałach form w Chinach. Matryca ciągnąca z węglika boru, opracowana przez instytut badawczy węglika boru mudanjiang, jest wykonana z proszku węglika boru o wysokiej czystości i bardzo drobnych rozmiarach cząstek, który jest prasowany w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Ma wysoką twardość i dobrą odporność na ścieranie i może być stosowany jako główny składnik odporny na zużycie w urządzeniach ciągnących w przemyśle kablowym.

Jednakże materiały ceramiczne mają wysoką twardość, odporność na wysoką temperaturę, pleśń nieprzywierającą i inne zalety w tym samym czasie, zastosowanie największej trudności to kruchość ceramiki, jako materiału kruchego, jej odporność na pękanie jest niska, prawie nie może wytrzymuje naprężenia rozciągające, wada ta ogranicza jego zastosowanie jako całej formy. Aby rozwiązać ten problem, materiały ceramiczne można łączyć z materiałami metalowymi, aby zapewnić wysoką twardość i odporność na zużycie, jak również dobrą plastyczność i wytrzymałość materiałów metalowych. Może być również stosowany jako materiał do powlekania powierzchni, który jest przymocowany do powierzchni tradycyjnych materiałów formujących, tworząc „twardą zewnętrzną, ale twardą formę”. Te dwie metody „uczenia się od siebie” są szeroko stosowane.

Cermetalna forma

W 2017 r. Xiong Wei i jego koledzy z Jiangxi Institute of Mechanical Science zaprezentowali formę metalowo-ceramiczną w procesie wytłaczania na gorąco. W tym badaniu W, Ti i inne węgliki metali są dodawane do mieszaniny materiałów metalowo-ceramicznych. Po prasowaniu na sucho, prasowaniu izostatycznym na zimno, bez spiekania ciśnieniowego, obróbce mechanicznej i innych procesach opracowywana jest nowa generacja metalowo-ceramicznej matrycy do wytłaczania na gorąco w-ti, która przełamuje tradycyjną technologię produkcji matrycy do wytłaczania na gorąco ze stali wysokostopowej. Wyniki badań pokazują, że żywotność matrycy do wytłaczania na gorąco w-ti jest 7,5 razy większa niż w przypadku tradycyjnej stali stopowej.

(wskazówka: proces wytłaczania wymaga bardzo wysokiej formy, a wspólne ciśnienie wytłaczania wynosi powyżej 2000 MPa. Dlatego badania nad nowymi materiałami do formowania, odpowiednia literatura często wchodzi w zakres opracowania nowych materiałów do wytłaczania. Początkowa masa wytłaczania stali został uznany za trudny do osiągnięcia, ponieważ musi istnieć ultra wysoka wytrzymałość materiału formy, aby wytrzymać tak duże ciśnienie wytłaczania, wytłaczanie na zimno po raz pierwszy masowa produkcja części stalowych to druga wojna światowa, Niemcy wykorzystały nową stopową stal narzędziową i technologia zmydlania fosforanami w celu osiągnięcia Tradycyjna ekstruzja jest przeprowadzana w temperaturze pokojowej, W ostatnich latach niektóre wysokowytrzymałe materiały muszą być wyciskane w wysokiej temperaturze, co stawia wyższe wymagania wobec materiałów form.

Ponadto wczesne badania na ogół wykorzystywały metodę spiekania na gorąco w celu przygotowania cermetu, który wykorzystywał cząstki metalu do hartowania formy ceramicznej z tlenku glinu w celu przezwyciężenia kruchości materiałów ceramicznych. Oprócz technologii hartowania ceramiki z tlenku glinu, centralny uniwersytet na południu, wraz z chińską korporacją aluminiową, opracował nowy materiał do formowania przy użyciu metalu Ti w celu wzmocnienia ceramiki azotku krzemu i uważa, że azotek krzemu ma lepszą czerwoną twardość, odporność na zużycie i wszechstronność właściwości mechaniczne niż tlenek glinu i jest jednym z najbardziej idealnych materiałów do produkcji form do wytłaczania na gorąco.

Ceramiczna powłoka, która jest twarda na zewnątrz, ale twarda w środku

W porównaniu z badaniami i rozwojem nowych materiałów do formowania cermetu, teoria powlekania ceramicznego jest prostsza, a rzeczywisty koszt eksploatacji jest niższy. Obecne metody obejmują chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) i fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), z których te ostatnie są szerzej stosowane. Technologia PVD to technologia wyładowania łukowego z niskim napięciem i dużym prądem w warunkach próżni, która wykorzystuje wyładowanie gazu do odparowania materiału docelowego i jonizacji zarówno odparowanej substancji, jak i gazu, i WYKORZYSTUJE efekt przyspieszenia pola elektrycznego w celu osadzenia odparowanego substancja i jej produkty reakcji na obrabianym przedmiocie.

Tabela 1. Krótka analiza matryc PVD

Szwajcarska firma Hatebur jest jednym z wiodących światowych dostawców sprzętu do die. Jest to pierwsza firma, która nałożyła powłokę azotku tytanu przez PVD na stempel wytłaczarki zimnej. (mała wskazówka: w procesie wytłaczania ogólna metoda powlekania PVD azotku tytanu może być stosowana tylko w temperaturze poniżej 450 ° C , temperatura to tarcie na zimno podczas wytłaczania, materiał i temperatura interfejsu formy były w stanie osiągnąć; A jeśli chcesz stosować wytłaczanie na gorąco, aby zapobiec utracie powłoki, często metodą CVD, więc temperatura robocza może osiągnąć powyżej 800 ℃ Ponadto, zastosowanie metody CVD powłoki węglika tytanu, temperatura robocza może osiągnąć 950 11 do 1100 ℃ )

W listopadzie 2017 r. Trzeci w całym kraju konkurs „Internet +” innowacyjnego przedsięwzięcia studentów college'u, „projekt jiaotong uniwersytetu„ chmura oryginalności tu ”zdobył złoty medal i jest uznawany przez komitet organizacyjny za najcenniejszy projekt przedsiębiorstwo, w chwili obecnej firma zaczęła być Pre-A runda finansowania, zamierza przenieść akcje 10%, głównie wykorzystywane do umowy na budowę i budowę profesjonalnego zespołu. Jest to raport „chmura oryginalności tu” zainicjowana przez xi 'doktora jiaotong uniwersytetu Qian Dan po 85 roku życia, obecnie opiera się na niezależnych badaniach i rozwoju technologii powlekania, zespole ekspertów w kolegiach i na uniwersytetach oraz platformie badawczo-rozwojowej, w tym opracowanej z tytanu azotek, azotek tytanu, węgiel, chrom, azotek aluminium serii azotków ceramicznych w technologii powlekania PVD, zastępując tradycyjną metodę powlekania metalem lub stopem, w przypadku formy nakładanej na „miękką” zbroję jeża.



FIGA. 4 próbka pokrycia chmurą z wykorzystaniem metody PVD (źródło obrazu: powłoka chmurowa)

Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie tradycyjnych materiałów ze stali lub matryc ze stopów twardych jest bardzo dojrzałe, ale w niektórych trudniejszych warunkach pracy wydajność i życie stają przed ogromnymi wyzwaniami. Jak zauważono na końcu, tradycyjna technologia wytłaczania na zimno jest ciepłym kierunkiem wytłaczania, w procesie wytłaczania na ciepło, ponieważ temperatura jest wyższa, problem z czerwoną twardością tradycyjnych materiałów coraz bardziej narasta, przyjmuje się powłokę z materiału ceramicznego po twardym materiale, długowieczność, zmniejszenie częsta forma zastępcza osiągnęła lepsze korzyści ekonomiczne. Natomiast zastosowanie materiałów ceramicznych wzmocnionych cząstkami metalu w przemyśle jest rzadko zgłaszane, głównie dlatego, że cena monolitycznej ceramicznej formy metalowej jest nadal bardzo droga, a przewidywanie okresu użytkowania jest ograniczone tylko w laboratorium. Jednakże opracowanie połączonej matrycy wklęsłej, dzięki czemu forma ma bardziej elastyczną formę, w celu sprostania wysokiej temperaturze i ciśnieniu części formy, można wykorzystać do wzmocnienia materiału ceramicznego, a resztę pozostałych części , nadal stosuj stosunkowo tanie tradycyjne materiały. Ponadto popyt na stal nierdzewną, żaroodporną stal stopową napędza rozwój technologii formowania na gorąco, w obliczu wysokiej odporności na odkształcenia, środowiska obróbki wysokotemperaturowej, metalowa forma ceramiczna jest nadal warta oczekiwania.

IKS PVD , produkcja maszyn do powlekania PVD moudle , jeśli potrzebujesz szczegółów maszyny, skontaktuj się z: iks.pvd@foxmail.com