Applicazione del rivestimento ceramico avanzato nei materiali di stampo

Applicazione di rivestimenti ceramici avanzati nei materiali di stampo

Die è lo strumento che rende lo spazio vuoto in una forma e una dimensione specifica sotto l'azione della forza esterna. Si può dire che nessuno stampo, non c'è industria moderna, il livello di sviluppo dell'industria degli stampi è un indicatore chiave per misurare il livello dell'industria manifatturiera di tutto il paese, quindi è anche conosciuta come la "madre dell'industria". Nell'elettronica, nelle automobili, nei motori, negli elettrodomestici, negli strumenti, nei contatori, negli elettrodomestici e nei prodotti di comunicazione, il 60-80% delle parti dipende dalla formazione di stampi. L'alta precisione, l'alta complessità, l'alta consistenza, l'alta produttività e il basso consumo di stampi sono incomparabili rispetto ad altri metodi di produzione. Ad esempio, nell'automobile più comune, le parti di copertura di automobili formate da stampi, parti interne di automobili formate da stampi a iniezione e varie parti di trasmissione del motore formate da una forgiatura di precisione mostrano tutte la precisione e l'efficienza dell'industria dello stampo.

Fig.1 il nuovo stampo di yinbaoshan applicato su Peugeot 3008 (fonte immagine: yinbaoshan nuovo stampo)

Tuttavia, la lavorazione tradizionale dello stampo viene generalmente eseguita in ambienti difficili, in cui la temperatura alternata e le condizioni di stress rendono lo stampo soggetto a vari danni da fatica; Inoltre, il forte attrito tra il flusso di plastica del metallo e la cavità dello stampo fa sì che l'usura dello stampo diventi una delle più importanti forme di rottura. Pertanto, lo sviluppo di nuova elevata durezza, elevata resistenza all'usura, elevata resistenza del materiale dello stampo è stato interessato.

Figura 2 jiangsu senwei precisione forgiando parti di automobili prodotte da processo di estrusione a blocchi, che può elaborare varie parti di forme complesse, ma alta temperatura di deformazione e forza di formatura, ponendo grandi sfide per materiali di stampo
(foto di forgiatura di precisione sen wei)

Già negli anni '90, le ceramiche di carburo di boro sono state utilizzate nei materiali di stampo in Cina. La matrice di disegno del carburo di boro sviluppata dall'istituto di ricerca del carburo di boro del mudanjiang è costituita da polvere di carburo di boro con elevata purezza e dimensione delle particelle ultra-fini, che viene pressata ad alta temperatura e alta pressione. Ha un'elevata durezza e una buona resistenza all'abrasione e può essere utilizzato come componente principale resistente all'usura dell'apparecchiatura da disegno nell'industria dei cavi.

Tuttavia, i materiali ceramici hanno un'alta durezza, resistenza alle alte temperature, muffe antiaderenti e altri vantaggi allo stesso tempo, l'applicazione della più grande difficoltà è la fragilità della ceramica, come materiale fragile, la sua resistenza alla frattura è bassa, quasi impossibile resistere a sforzi di trazione, questo difetto limita la sua applicazione come un intero stampo. Per risolvere questo problema, i materiali ceramici possono essere combinati con materiali metallici per garantire elevata durezza e resistenza all'usura, nonché buona plasticità e tenacità dei materiali metallici. Può anche essere usato come materiale di rivestimento superficiale, che è attaccato alla superficie dei tradizionali materiali di stampo per formare uno stampo "resistente all'esterno ma resistente all'interno". Questi due metodi di "apprendimento reciproco" sono stati ampiamente utilizzati.

Muffa cermet

Nel 2017, xiong wei e i suoi colleghi dell'istituto di scienze meccaniche di jiangxi hanno presentato uno stampo in metallo-ceramica utilizzando un processo di estrusione a caldo. In questo studio, W, Ti e altri metalli carburi vengono aggiunti nella miscela di materiali metallo-ceramica. Dopo la pressatura a secco, la pressatura isostatica a freddo, la sinterizzazione a pressione, la lavorazione meccanica e altri processi, viene sviluppata una nuova generazione di stampi per estrusione a caldo in metallo-ceramica che rompe la tradizionale tecnologia di produzione di stampi per estrusione a caldo con acciaio ad alta lega. I risultati del test mostrano che la vita utile dello stampo per estrusione a caldo w-ti è 7,5 volte quella dell'acciaio tradizionale legato.

(suggerimento: il processo di estrusione richiede uno stampo molto alto e la comune pressione di estrusione è superiore a 2000 MPa. Pertanto, la ricerca sui nuovi materiali di stampaggio, la letteratura pertinente spesso cade nello sviluppo di nuovi materiali di stampaggio per estrusione. è stato considerato difficile da raggiungere, perché ci deve essere una resistenza ultraelevata del materiale dello stampo per sopportare una pressione di estrusione così grande, l'estrusione a freddo per la prima volta la produzione di massa di parti in acciaio è la seconda guerra mondiale, la Germania ha usato un nuovo acciaio per utensili in lega e la tecnologia di saponificazione del fosfatante da raggiungere.L'estrusione tradizionale viene effettuata a temperatura ambiente Negli ultimi anni, alcuni materiali ad alta resistenza devono essere spremuti ad alta temperatura, il che pone requisiti più elevati per i materiali di stampo.

Inoltre, i primi studi generalmente usavano il metodo di sinterizzazione a caldo per preparare il cermet, che utilizzava particelle di metallo per indurire la muffa di ceramica di allumina per superare la fragilità dei materiali ceramici. Oltre alla tecnologia di indurimento delle ceramiche di allumina, l'università del sud centrale, insieme alla società cinese dell'alluminio, ha sviluppato un nuovo materiale per stampi utilizzando il Ti di metallo per rinforzare le ceramiche al nitruro di silicio e ritiene che il nitruro di silicio abbia una migliore durezza rossa, resistenza all'usura e completa proprietà meccaniche rispetto all'ossido di alluminio ed è uno dei materiali più ideali per la produzione di stampi per estrusione a caldo.

Un rivestimento ceramico duro all'esterno ma resistente all'interno

Rispetto alla ricerca e allo sviluppo di nuovi materiali per stampi in cermet, la teoria del rivestimento ceramico è più semplice e il costo di esercizio effettivo è inferiore. I metodi attuali includono la deposizione chimica in fase vapore (CVD) e la deposizione fisica in fase vapore (PVD), quest'ultima più ampiamente utilizzata. La tecnologia PVD è una tecnologia di scarica ad arco con bassa tensione e grande corrente sotto vuoto, che fa uso di gas di scarico per evaporare il materiale target e ionizzare sia la sostanza evaporata che il gas, e utilizza l'effetto di accelerazione del campo elettrico per depositare l'evaporato sostanza e i suoi prodotti di reazione sul pezzo.

Tabella 1. Breve analisi delle matrici di rivestimento PVD

La società svizzera Hatebur è uno dei principali fornitori al mondo di attrezzature per stampi. È la prima azienda ad applicare il rivestimento in nitruro di titanio tramite PVD al punzone della matrice di estrusione a freddo. (piccolo suggerimento: nel processo di estrusione, il metodo di rivestimento PVD generale del nitruro di titanio può essere utilizzato solo sotto 450 ℃ , la temperatura è l'attrito per estrusione a freddo, il materiale e la temperatura dell'interfaccia dello stampo è stato in grado di raggiungere; E se si desidera utilizzare estrusione calda, al fine di prevenire la perdita di rivestimento, spesso con il metodo CVD, in modo che la temperatura di lavoro può raggiungere sopra 800 ℃.Inoltre , l'uso del metodo CVD di rivestimento in carburo di titanio, la temperatura di lavoro può raggiungere 950 ℃ a 1100 ℃ )

Nel mese di novembre 2017, il terzo in tutto il paese "Internet +" concorso di impresa innovativa di studenti universitari, xi 'un jiaotong università "originality cloud tu" progetto vinto la medaglia d'oro, ed è considerato dal comitato organizzatore è il progetto più prezioso impresa, al momento, la società ha iniziato ad essere Pre - Un round di finanziamento, intende trasferire le azioni del 10%, utilizzato principalmente per il contratto di costruzione e costruzione di una squadra di professionisti. È stato riferito, il progetto "originity cloud tu" avviato da xi 'un dottorato dell'università jiaotong Qian Dan dopo l'85, attualmente si basa su ricerca e sviluppo indipendenti di tecnologia di rivestimento, team di esperti in college e università e piattaforma di ricerca e sviluppo, compreso il titanio nitruro di nitruro di titanio, carbonio, cromo, nitruro di cromo, nitruro di alluminio, serie di tecnologia di rivestimento PVD in ceramica, che sostituisce il tradizionale metodo di rivestimento in metallo o lega, per lo stampo messo su armatura da riccio "morbido".



FIGURA. 4 campioni di rivestimento a nuvola artigianale con metodo PVD (fonte immagine: rivestimento a nuvola artigianale)

In generale, l'applicazione di materiali tradizionali in acciaio o in lega dura è stata molto matura, ma in alcune condizioni di lavoro più severe, le prestazioni e la vita stanno affrontando grandi sfide. Come notato nella punta, la tradizionale tecnologia di estrusione a freddo è la direzione di estrusione calda, nel processo di estrusione a caldo, perché la temperatura è più elevata, il problema della differenza di durezza dei materiali tradizionali è sempre più esposto, adotta il rivestimento in materiale ceramico dopo le prestazioni del materiale duro, la longevità, la riduzione il frequente stampo di sostituzione, ha ottenuto migliori benefici economici. Al contrario, l'applicazione di materiali ceramici rinforzati da particelle metalliche nell'industria è raramente segnalata, principalmente perché il prezzo dello stampo monolitico in metallo ceramico è ancora molto costoso, e la previsione della durata di vita è limitata solo in laboratorio. Tuttavia, lo sviluppo di stampi concavi combinati, in modo che lo stampo abbia una forma più flessibile, per la necessità di affrontare l'alta temperatura e la pressione della parte dello stampo, può essere utilizzato per rafforzare il materiale ceramico e il resto delle parti restanti , usa ancora materiali tradizionali relativamente economici. Inoltre, la domanda di acciaio legato in acciaio inossidabile, resistente al calore, sta guidando lo sviluppo della tecnologia di formatura a caldo, a fronte di un'elevata resistenza alla deformazione, di un ambiente di lavorazione ad alta temperatura, lo stampo di metallo ceramico merita ancora di essere visto.

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