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PVD涂层在汽车压铸模具中的应用

2018/3/22 | 来自: admin

压铸模具生产周期长、加工精度高使得模具造价高昂,同时好的模具在加工产品过程中能够确保产品表面的优良品质。压铸模具生产周期长,加工精度高,但由于压铸模具的工作环境恶劣,使得模具服役周期低,生产成本随之升高。在众多的表面处理方法中, PVD涂层是解决以上问题的重要方法之一。PVD涂层加工费用只占模具制造成本的5-10%左右,却能使模具寿命和被加工零件表面品质的显著提升。同时按生产每一件制品的总成本计算,因为PVD涂层延长了模具使用寿命,易脱模、减少停机维修模具、修模再抛光的时间,提升生产效率、降低生产成本。

由于模具型腔在高温下工作,必须保持在高温和低温交替条件下的型腔面精度和变形量。 因此压铸模具的材料除了应具备有塑料模具的特点外,还应该具有优秀的抗高温性、高硬度、抗氧化性、回火稳定性和抗冲击韧性,同时具有良好的导热性和抗疲劳性。而传统压铸模具采用淬火,回火,抛光的处理工艺,对材料本身的硬度提高有限,同时由于工作温度接近或超过回火温度,模具的二次回火易造成模具硬度降低和模具变形。

在整车制造中,最为核心发动机、铝合金变速箱、传动系统、制动系统等零部件均由铸造模具完成。压铸模具在工作过程中,温度高达670℃甚至更高,失效形式主要有产生热裂纹 、合金化与粘附、冲蚀及变形等。

热裂纹

循环热应力在压铸过程中,使型腔、模芯与液流接触的表面温度迅速升高,而内部温度相对较低,有激冷作用型腔表面温度低于内部温度致使型腔表面产生拉应力,就会在型腔表面产生热裂纹。

合金化与粘附

高温熔融的铝合金液体中Al是较活泼的元素,与压铸模具材料有较好的亲和力,容易发生咬模,产生化学反应生成金属化合物,增大的表面的粗糙度,对熔融的铝合金有极强的粘结性,形成合金化和粘附失效。

冲蚀

铝液高速充填模腔磨蹭生热,模具受到高温铝液的猛烈冲击,容易使模具的表面保护层被破坏,铝液与金属基体发生反应,生成较硬的化合物颗粒。在压铸过程中不停的冲刷会使这些化合物脱落,并带走基体材料,暴露出新的金属基体,如此周而复始,加剧了模具表面的损坏,形成严重的冲蚀。PVD涂层表面摩擦系数小,经过表面抛光的金属材料的表面对钢摩擦系数一般在0.9左右, PVD涂层对钢材的摩擦系数在0.010.6之间,常用于压铸模具的PVD涂层(AlCrNAlTiN)摩擦系数一般在0.4-0.6,摩擦系数的降低提升了零部件表面质量。

   PVD涂层可以有效解决失效问题。Casting_CrX系列涂层具有较高表面硬度和抗氧化性,涂层厚度:1-5μm、硬度:3000HV0.05工作温度:750℃系列涂层具有高硬度、耐热蚀、抗粘结及抗冲击等特性、可以抵御高温金属液体对模具造成的应力变形。