模具涂层的爆炸喷涂法
爆炸喷涂是50年代美国联合碳合物公司(UCAR)发明的一项技术。其特点是适用涂料成分范围宽，涂层质优。爆炸喷涂是利用气体爆燃产生的冲击波能量进行喷涂的一种新技术。我国航空工业和其它工业部门研究单位对爆炸喷涂设备和工艺已有研究和应用。北京长城钛合金公司与乌克兰科学院材料科学研究所合作，已在国内国民经济各部门有了初步应用，并取得成功。如航空发动机叶片各其它零件，冶金工业中的各种轧辊等。模具的工作元件一般由工具钢T8、T10、rWMn、Cr12MoV等制造。这些工具钢的主要缺点是：在热处理时表面野脱碳，零件各截面的性能各向异性，形成白点的敏感性高，有回火脆性倾向，成本较高。大多数缺点可采用爆炸喷涂法喷涂模具成形元件的工作表面来克服。
制造模具工作元件的远景材料是：优质碳素钢45钢、低合金结构钢40Cr。必须指出，40Cr钢具有白点形成敏感性，有回火脆性倾向，但这些缺点与高合金模具钢相比明显小。此外，由于40Cr钢的淬透性较好，故可保证在零件所有截面内足够高的机械特性。40Cr钢的淬透性较好，故可保证在零件所有截面内足够高的机械特性。40Cr钢和45Cr的耐磨性相当低，但可通过爆炸喷涂法来提高。
在拉伸模、弯曲模、成形模的凹模内，最危险处是所谓过拉刃口。这是由于高接触应力的作用(对含碳量0.06%的钢将达300MPa)和在该载荷下金属沿凹模表面移动(滑动)造成的。
在分离模工作元件的切削刃上引起的载荷，直接与被冲裁材料的强度及其厚有关。计算表明：被冲裁材料的厚度约每增加0.25mm，凸模刃口上的应力将增加(0.030.05)σs。这种情况显著限制了爆炸喷涂法在强化分离模切削刃口上的应用。
从模具工作表面上的作用载荷观点，确定了爆炸喷涂的涂层必须的特性：1)对拉伸模、弯曲模和成形模：硬度不低于50N，粘附强度不低于100MPa，这时涂层的抗剪强度约为250MPa，从而大于切向应力2倍以上；涂层厚度为150～250μm，涂层应耐磨，抗接触疲劳性好，滑动磨擦系数小(0.15以下)。2)对分离模：涂层硬度不小于800N，粘附强度不低于200MPa，这时抗剪强度τ=500MPa，涂层厚度为200～300μm，涂层应具有高耐磨性和耐机械冲击性。
在所需工作特性的基础了，确定了最有前景的爆炸喷涂的涂层材料：
对拉伸、弯曲模和成形模是：Ni、Cr、B、NTi、钴铬钨钼合金以及NiAl型金属间化合物基材料。
分离模是：带YG10、YG20金属粘结剂的WC和Cr3C2型难熔碳化物基材料。
这些材料可保证最大的硬度值、粘附强度值，且残余应力水平最小，大多是压应力。
在修订爆炸喷涂的规范时，预先对喷射规范进行了优化，并试验性的选择不同涂覆规范。作为优化准则是：涂层的粘附强度、硬度、一次喷出的层进厚和粉末利用系数。
分析爆炸喷涂的涂层试验结果表明：1)所有试验涂层的硬度均对模具提出的要求；2)粘附强度和疲劳强度较好的是：Ni、Cr、B、NTi基涂层；3)当载荷P=0.75Pmax时最小滑动磨擦系数的涂层是NiAl型金属间化合物基涂层，而当P=Pmax=300MPa时是Ni、Cr、B、NTi基涂层。
文章关键词： 模具
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