一、汽車沖壓成型模具表面處理問題的提出
汽車沖壓成形模具之所以需要進(jìn)行特種表面處理，其首要目的是解決模具表面拉傷問題，其次是提高模具壽命并保持產(chǎn)品零件尺寸的一致性。
當(dāng)前必須解決汽車沖壓模具表面拉傷問題的原因是：為了使汽車輕量化，汽車大量采用高強(qiáng)度鋼板，高強(qiáng)度鋼板在沖壓成型過程中，模具工作面成型應(yīng)力較低強(qiáng)度鋼板大，模具工作面和成型鋼板間普遍出現(xiàn)嚴(yán)重的粘著磨損，并在模具工作面和工件表面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重拉傷現(xiàn)象，拉傷現(xiàn)象的出現(xiàn)影響產(chǎn)品表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)效率，因需要不斷修模還嚴(yán)重影響產(chǎn)品尺寸的一致性以及模具壽命。
要解決模具表面拉傷現(xiàn)象有許多方法，這些方法的核心是阻止模具與成型板料間的粘著磨損，這些方法可以分別是在成型板料、板料與模具間或模具上采取措施。常見的方法可以是對(duì)成型板料進(jìn)行表面處理（如磷化），在模具與板料間加一層有機(jī)膜（如添加塑料薄膜或高粘度潤(rùn)滑脂），改變模具材料（鈹銅合金、硬質(zhì)合金），對(duì)模具進(jìn)行特種表面處理（TD，PVD，鍍硬鉻等）。以上方法實(shí)踐中根據(jù)產(chǎn)量、工況、成型件大小等情況都有使用，對(duì)于汽車沖壓成形模具考慮到成本等因素，目前應(yīng)用多的是對(duì)模具進(jìn)行特種表面處理，目前主要是TD覆層處理，復(fù)合PVD，鍍硬鉻，氮化。其中鍍硬鉻和氮化處理由于結(jié)合力和耐磨性較差，可以用于成型應(yīng)力較小的場(chǎng)合，并且這兩種技術(shù)可以對(duì)大型模具進(jìn)行處理，所以這兩種技術(shù)主要應(yīng)用于大型汽車覆蓋件模具；對(duì)于底盤、加強(qiáng)板等類零件普遍采用TD覆層處理和復(fù)合PVD處理，以下主要分析這兩種技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)。
二、TD覆層處理技術(shù)及復(fù)合PVD技術(shù)的比較
1、兩種表面處理形成覆層的種類
1）TD覆層處理可以在工件表面形成硬度很高的一種或多種金屬碳化物復(fù)合的覆層，其中目前應(yīng)用較多的是碳化釩(VC)覆層；
2）PVD（物理氣相沉積）,PCVD（物理化學(xué)氣相沉積）處理技術(shù)處可以在工件表面更多的表面強(qiáng)化相，包括金屬碳化物、氮化物、氧化物或其復(fù)合的化合物；單就表面硬度，由于PVD、PCVD處理技術(shù)可以方便地改變覆層的成分，也可以通過改變工藝方法改變表面覆層的組織結(jié)構(gòu)，所以PVD處理法可以形成比TD法更高的表面硬度；但目前PVD、PCVD法在模具上的應(yīng)用較多的是氮化鈦（TiN）、氮碳化鈦（TiCN）、氮鋁化鈦（TIAlN）、氮化鉻（CrN）一類的覆層，其硬度一般低于TD覆層碳化釩的硬度。大量實(shí)踐表明，無(wú)論P(yáng)VD采用何種覆層種類，單一PVD覆層在拉深沖壓成型類模具上覆層很容易剝落很難取得使用效果，為提高覆層與母材的結(jié)合力，目前在汽車模具上一般都是采用先氮化再進(jìn)行PVD處理的復(fù)合工藝。
2、兩種表面處理與母材的結(jié)合力比較
TD覆層處理后覆層與母材屬于冶金結(jié)合，使用中不容易脫落；復(fù)合PVD覆層與母材結(jié)合力有如電鍍，屬于機(jī)械結(jié)合。大量實(shí)踐表明，TD覆層可以承受比復(fù)合PVD覆層大得多的應(yīng)力而不會(huì)脫落。
3、兩種表面處理的處理溫度及對(duì)基體材料的要求和對(duì)模具變形量的影響