普热斯勒对模具周期温度和寿命及压模质量的见解

        普热斯勒对模具周期温度和寿命及压模质量的见解完全自主研发，并具有完全自主知识产权，相关专利号：CN109021630A， CN108857300A, CN108857298A, CN108723208A

        对于热成形模具而言，由于承受交变温度的环境变化，同时又承受来自产品表面的高硬度金属化合物的摩擦，使得热成形模具实际处于极端工况环境下。这种环境导致热压模具的主要早期失效方式为犁削式的磨粒磨损和网状裂纹式的热疲劳开裂。针对这些失效方式，主要对策又要针对不同的产品采用不同的模具寿命延长方案。这些模具寿命延长方案主要是针对模具材料和模具热处理及表面处理所做出的材料和工艺选择。然而无论选择哪种模具材料，材料的纯净度应该受到严格的检查。硫磷的含量对于热疲劳裂纹的产生和发展都有不利的影响，应该控制在最少的程度。
        对于裸板产品的热成形，板料加热后不可避免的会在板料表面产生不均匀氧化皮，这种高硬又极易掉落的氧化皮为板料与模具表面的摩擦副提供了磨粒磨损的磨粒和表面不平度，导致热压模具在早期使用时容易出现严重的犁削式拉毛和产品表面的严重划伤。针对这种情况，就要采用三种手段提高模具寿命和产品表面质量。1. 尽量减少氧化皮的产生。普热斯勒的生产线中分别采用了板料表面耐高温抗氧化涂层涂敷即Pressler® Coatit®技术和加热炉内氮气保护以及最新的真空加热技术。这些技术阻隔了加热过程中氧气与铁原子的化合，大幅减少了板料表面的氧化皮的产生。2. 在板料与模具表面直接添加高温润滑剂。普热斯勒生产线中采用的板料表面耐高温抗氧化涂层，同时又是一种高温润滑剂。它在板料与模具表面的摩擦副中，起到了高温润滑的作用，将这对摩擦副的摩擦系数由没有润滑剂的0.4降到0.2。极大的缓解了磨粒磨损的严重度。大幅提高了产品表面质量，降低了模具表面的磨损。同时低摩擦系数也促进了板料的成形性能。3. 提高模具表面硬度和表面耐磨性能。提高模具表面硬度可以采用渗氮等表面处理技术，也可以采用含碳量含铬量高的热作模具钢如D600, Cr7V, DE-HS,，同时提高热处理硬度到HRC54-56。但是这些提高硬度的手段有各自的局限性，例如渗氮层对温度交变的抵抗力不高，主要是热膨胀系数与基体不同，易造成模具使用早期的渗氮层剥落。高碳含量除了影响补焊性能外，过多的碳化物也是热疲劳开裂的潜在来源之一。另外在大批量生产中模具表面回火软化加剧，进而降低耐磨性能和造成热疲劳裂纹。 同时由于模具材料在热处理时低回火温度如低于620°虽然有助于提高硬度，但不利于抗击650°以上的模具环境温度，易于加剧批量生产中的模具表面回火软化。从这个意义上讲较低的板料入模温度例如700°而不是常用的750°-800°，对于延长模具寿命是有利的。当然这更要求压机的下行速度要足够快。特别需要注意的是，不要在裸板工况下特别是氧化皮控制不足时选择耐磨性不强的材料如Dievar，QRO90等。
        对于涂层板产品的热成形，由于铝硅涂层的保护，板料加热过程中没有氧化皮的产生。同时铝硅涂层降低了摩擦系数。因此模具的主要早期失效形式为热疲劳开裂，而模具拉毛通常情况在早期不很严重。因此从模具材料上要选择热疲劳性能出色而硬度稍逊的低碳低铬高钼材料如Dievar，QRO90，HTCS等，同时热处理硬度要控制在HRC48-52。这些材料导热性能好并且由于碳化物少，热处理回火温度高等都有利于抗击模具环境温度导致的回火软化和热疲劳裂纹的产生与发展。但由于板料上的铝硅涂层在成形过程中与模具表面摩擦，不可避免的会出现涂层掉落并粘结在模具上的情形出现。这些掉落的涂层材料里面含有高硬的三氧化二铝，成为板料与模具表面这对摩擦副中的磨粒。随着模具上涂层粘结的加剧，最终会在模具表面产生犁削式磨损和产品表面形成严重的拉毛。大家知道，铝硅涂层板在奥氏体化加热的过程同时又是铝硅涂层与基体铁进行合金化的过程。为了减少涂层中脆性的铝铁金属间化合物在冲压急速冷却时掉落，需要在加热时有足够的保温时间以确保有足够的铁进入铝硅涂层。另外，减少板料涂层因摩擦的掉落，模具表面的光洁度也是一个决定性因素。然而由于模具表面硬度不高，初始的良好光洁度并不能保持太长时间。 PVD表面处理可以在低温条件下在模具表面沉积高硬耐磨涂层，但因为涂层太浅且不是与基体的冶金结合，涂层寿命很短。而渗氮处理因对抗交变温度能力不强，寿命也很短。高温表面处理手段如TD或渗硼虽然表面硬度更高寿命更长，但由于容易造成已经完成精加工的模具变形而无法采用。