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摘要：为了提高高强度不锈钢冲压产品冷冲压模具的成型时间和加工性能，重新选择了冷冲压模具材料，将传统的模具钢热处理技术与现代的PVD涂层技术相结合解决了不锈钢等材料的成型问题，实现了高强度，高韧性，高回弹率的不锈钢等材料的成型问题。从而使其在一定的程度上改变传统的设计思路，以钛为基层，以铬为基层，在模具表面制备多层锡涂层，并对涂层模具进行现场测试，结果表明：以Cr为基层的锡涂层明显优于以TiN为基层的锡涂层。改变模具的基体材料，并在模具上进行涂层处理，使模具的使用寿命成功地增加了两倍以上，因此在本篇文章当中我们主要是简单的分析了当前高强度冲压件产品制造模具的研究，希望能够提供给相关从事者一些有效的帮助。
关键词：高强度冲压件;产品制造;磨具表面;
引言：在制造领域模具成型是制造产品的主要手段，它不仅具有很高的精度和效率，而且节省了原材料。随着形势的发展，对其产品的材质，质量和耐久性提出了更高的要求。例如，冲压产品对强度的要求越来越高。材料从碳钢变为不锈钢，具有高拉伸强度和回弹力。设计的成型模具需要小的间隙，高的表面强度，硬度和耐磨性。但是，传统的模具钢和传统的模具表面强化方法不能满足生产要求，因此不仅需要更新模具钢，还需要对其进行新的表面处理。技术需要创新。目前，先进的PVD涂层技术已在国外广泛用于提高模具表面的耐磨性。为了适应现代材料技术的发展，有必要进一步提高模具成型材料的性能。如果将传统的模具钢热处理技术与现代PVD涂层技术相结合，那将是模具技术的飞跃。解决不锈钢等材料的成型问题也将是一项突破，并将在促进此类高强度，高韧性和高耐久性产品的生产中发挥巨大作用。
1、试验方式
1.1 试验基材
目前，Cr12和Crl2MoV是用于冲压产品的模具材料，这两种模具材料是典型的合金工具钢，广泛用于冷作模具钢中。 它们具有高强度，良好的淬透性和耐磨性，但是其冲击韧性差。 因此，在研究中，模具的材料被高速钢代替。与Cr12和cri2mov模具钢相比，高速钢模具钢具有良好的韧性和耐高温疲劳性。经回火处理后，每种材料的模具钢的硬度和冲击韧性都会有所提升。
1.2 Cr/TiNN膜层制层
在准备涂层之前，需要对模具基材进行预处理，主要是去除模具表面上的杂质，氧化皮和油渍。预处理过程为抛光，喷砂，超声清洗和离子溅射清洗。在本研究中，瑞士制造的镀膜设备为pifc04 arcpro。该设备采用阴极电弧技术，具有卷绕性好，成膜均匀和电离率高的优点。在沉积过程中，打开TiN靶，并通过控制模头基质的旋转速度和每个靶的击弧时间，将锡沉积在模具上以形成复合多层膜。根据Cr锡镀层的制备工艺，以t为基层制备t锡镀层样品，镀层数也为30，性能为与铬基锡涂层样品相比。
1.3 Gr/TiNN膜层性能表征
有效的使用Fischer X射线XUL对涂层厚度进行无损检测，测量模具基体表面的涂层厚度，取5点的平均厚度作为涂层厚度值。使用压痕法测量薄膜基体的粘结力，将洛氏硬度计的圆锥形金刚石压头压入待测涂层的表面在一定的测试压力下，经过一段时间使其能够除去压力，然后观察涂层的压痕和边缘特性。另外还可以通过硬度计测量模具基材的硬度。用纳米压痕仪测量涂层的显微硬度，为了减少基材对涂层显微硬度的影响，涂层的最大压痕深度应限制为涂层厚度的1/10。施加的载荷为20 MN，以6点的平均硬度作为涂层的显微硬度值。
1.4 冲压试验
整套生产冲击模具组件和冲头接头为冷轧不锈钢板，模具基体的前一种材料是Crl2和cri2mov模具钢，其中用冲头冲孔。现在我们将模具材料更改为高速钢，并将其与传统模具材料进行冲压测试。
2、试验性能分析
2.1 涂层性能分析
在这一个过程当中，我们可以发现锡涂层模具的外观为金色，没有进行剥离。通过X射线荧光测量系统测量的涂层的厚度与之前厚度值相似。造成上述现象的主要原因是涂层制备过程中基板电位和温度分布的拐角效应，这使得难以控制样品拐角区域的涂层厚度。
涂层处理后不同模具的硬度值会发生不同的变化，由于Cr12和Crl2MoV模具钢的回火温度（200 c）低于涂层（400 c-450 C）的回火温度，因此降低了涂层后模具基材的硬度。尽管涂层具有高硬度，但是当基质同时具有高硬度值时，涂层可以起到良好的作用。另外，如果回火温度低于除去涂层时的温度，则在涂布后基材也会变形。测试了涂覆后Cr12和cri2mov的模具样品，发现模具确实有轻微的变形。因此，skh9比Crl2和Cr12MoV更适合于涂覆冷作模具。
另外在这一个过程当中，我们如果发现以TiN为基础层制备的锡涂层样品对skh-9的粘附性较差。以德国科学技术协会的vdi-3198标准为参考，Cr锡和TiN锡涂层的附着力分别符合工业级HFI和HF3。两种涂层的6组的显微硬度值有着不同的差异性。Cr锡涂层的显微硬度值明显高于TiN锡涂层的显微硬度值。一般而言，如果涂层具有高硬度，则其对外部材料的摩擦阻力将在一定程度上得到增强。
根据这两个涂层的显微硬度，涂层与基材之间的结合力以及涂层后模具基板的硬度变化，可以看出以Cr为基体制备的锡多层涂层的结合力和硬度镀层比以TiN为基层的锡多层镀层要高。因此。在涂层方面，Cr锡多层涂层更适合冲压模的表面涂层。
2.2 涂层模具冲压性能分析
冲孔是高应变，冲击和严重磨损的过程。对于未涂层的cri2mov模具材料，每天至少需要更换3个冲头才能对不锈钢冷轧钢板进行冲孔，并且3个冲头的数量为3000。更换基础材料后，将原始Crl2MoV材料替换为高速钢，三个未镀覆的skh-9冲模的打孔数量为6500，使用寿命增加了一倍以上。为了进一步提高模具表面的耐磨性，通过在表面进行镀铬的锡的多层镀膜处理，冲模的数量将超过9000个，并且使用寿命将增加2倍以上。另外，对于整套不锈钢模具，冲压模具的数量可以达到15万以上。
结束语：大体的说来在当前，我们可以了解到用Skh-9代替传统的grl2和cri2mov作为不锈钢冷轧钢的冷冲压模具材料，并在进行涂层处理后进行冲压试验。有着以下几个方面的特点，第一，改变传统的PVD涂层TiN底漆技术，采用新的CR底漆技术，明显降低涂层之间的应力，在使用过程中提高涂层的硬度和涂层的抗疲劳性，并大大提高涂层和模具基材之间的结合力。第二，skh-9可以代替传统的Crl2和Crl2MoV作为模具材料，可以将优异的材料性能与涂层技术相结合，充分发挥材料的潜力。第三，与Cr2和cri12mov相比，skh-9冲模的冲孔时间更长。通过将skh-9模具与Cr /锡涂层结合使用，可以将冲头的冲孔寿命提高2倍以上。此外，冲压模具的使用寿命有所增加。
参考文献：
[1]任英广.高强度冲压件产品制造模具表面改性研究[J].煤矿机电，2018（01）：64-67.
[2]刘成成. Cr12MoV钢脉冲等离子体爆炸表面改性研究[D].南昌航空大学，2016.
[3]刘永顺. CD-like微流控芯片关键器件和集成化技术研究[D].中国科學院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2013.
[4]张耀军.链条制造用几种模具热处理工艺改进及表面改性[J].职业，2011（27）：181-183.
[5]赵紫玉，方建成，张素芝.锌合金快速模具表面改性技术[J].新技术新工艺，2007（10）：75-77+3.
作者简介：肖露云（1983-6-），女，湖北荆州人，职称：讲师，学历：本科，研究方向：材料成型与控制工程。
关键词：高强度冲压件;产品制造;磨具表面;
引言：在制造领域模具成型是制造产品的主要手段，它不仅具有很高的精度和效率，而且节省了原材料。随着形势的发展，对其产品的材质，质量和耐久性提出了更高的要求。例如，冲压产品对强度的要求越来越高。材料从碳钢变为不锈钢，具有高拉伸强度和回弹力。设计的成型模具需要小的间隙，高的表面强度，硬度和耐磨性。但是，传统的模具钢和传统的模具表面强化方法不能满足生产要求，因此不仅需要更新模具钢，还需要对其进行新的表面处理。技术需要创新。目前，先进的PVD涂层技术已在国外广泛用于提高模具表面的耐磨性。为了适应现代材料技术的发展，有必要进一步提高模具成型材料的性能。如果将传统的模具钢热处理技术与现代PVD涂层技术相结合，那将是模具技术的飞跃。解决不锈钢等材料的成型问题也将是一项突破，并将在促进此类高强度，高韧性和高耐久性产品的生产中发挥巨大作用。
1、试验方式
1.1 试验基材
目前，Cr12和Crl2MoV是用于冲压产品的模具材料，这两种模具材料是典型的合金工具钢，广泛用于冷作模具钢中。 它们具有高强度，良好的淬透性和耐磨性，但是其冲击韧性差。 因此，在研究中，模具的材料被高速钢代替。与Cr12和cri2mov模具钢相比，高速钢模具钢具有良好的韧性和耐高温疲劳性。经回火处理后，每种材料的模具钢的硬度和冲击韧性都会有所提升。
1.2 Cr/TiNN膜层制层
在准备涂层之前，需要对模具基材进行预处理，主要是去除模具表面上的杂质，氧化皮和油渍。预处理过程为抛光，喷砂，超声清洗和离子溅射清洗。在本研究中，瑞士制造的镀膜设备为pifc04 arcpro。该设备采用阴极电弧技术，具有卷绕性好，成膜均匀和电离率高的优点。在沉积过程中，打开TiN靶，并通过控制模头基质的旋转速度和每个靶的击弧时间，将锡沉积在模具上以形成复合多层膜。根据Cr锡镀层的制备工艺，以t为基层制备t锡镀层样品，镀层数也为30，性能为与铬基锡涂层样品相比。
1.3 Gr/TiNN膜层性能表征
有效的使用Fischer X射线XUL对涂层厚度进行无损检测，测量模具基体表面的涂层厚度，取5点的平均厚度作为涂层厚度值。使用压痕法测量薄膜基体的粘结力，将洛氏硬度计的圆锥形金刚石压头压入待测涂层的表面在一定的测试压力下，经过一段时间使其能够除去压力，然后观察涂层的压痕和边缘特性。另外还可以通过硬度计测量模具基材的硬度。用纳米压痕仪测量涂层的显微硬度，为了减少基材对涂层显微硬度的影响，涂层的最大压痕深度应限制为涂层厚度的1/10。施加的载荷为20 MN，以6点的平均硬度作为涂层的显微硬度值。
1.4 冲压试验
整套生产冲击模具组件和冲头接头为冷轧不锈钢板，模具基体的前一种材料是Crl2和cri2mov模具钢，其中用冲头冲孔。现在我们将模具材料更改为高速钢，并将其与传统模具材料进行冲压测试。
2、试验性能分析
2.1 涂层性能分析
在这一个过程当中，我们可以发现锡涂层模具的外观为金色，没有进行剥离。通过X射线荧光测量系统测量的涂层的厚度与之前厚度值相似。造成上述现象的主要原因是涂层制备过程中基板电位和温度分布的拐角效应，这使得难以控制样品拐角区域的涂层厚度。
涂层处理后不同模具的硬度值会发生不同的变化，由于Cr12和Crl2MoV模具钢的回火温度（200 c）低于涂层（400 c-450 C）的回火温度，因此降低了涂层后模具基材的硬度。尽管涂层具有高硬度，但是当基质同时具有高硬度值时，涂层可以起到良好的作用。另外，如果回火温度低于除去涂层时的温度，则在涂布后基材也会变形。测试了涂覆后Cr12和cri2mov的模具样品，发现模具确实有轻微的变形。因此，skh9比Crl2和Cr12MoV更适合于涂覆冷作模具。
另外在这一个过程当中，我们如果发现以TiN为基础层制备的锡涂层样品对skh-9的粘附性较差。以德国科学技术协会的vdi-3198标准为参考，Cr锡和TiN锡涂层的附着力分别符合工业级HFI和HF3。两种涂层的6组的显微硬度值有着不同的差异性。Cr锡涂层的显微硬度值明显高于TiN锡涂层的显微硬度值。一般而言，如果涂层具有高硬度，则其对外部材料的摩擦阻力将在一定程度上得到增强。
根据这两个涂层的显微硬度，涂层与基材之间的结合力以及涂层后模具基板的硬度变化，可以看出以Cr为基体制备的锡多层涂层的结合力和硬度镀层比以TiN为基层的锡多层镀层要高。因此。在涂层方面，Cr锡多层涂层更适合冲压模的表面涂层。
2.2 涂层模具冲压性能分析
冲孔是高应变，冲击和严重磨损的过程。对于未涂层的cri2mov模具材料，每天至少需要更换3个冲头才能对不锈钢冷轧钢板进行冲孔，并且3个冲头的数量为3000。更换基础材料后，将原始Crl2MoV材料替换为高速钢，三个未镀覆的skh-9冲模的打孔数量为6500，使用寿命增加了一倍以上。为了进一步提高模具表面的耐磨性，通过在表面进行镀铬的锡的多层镀膜处理，冲模的数量将超过9000个，并且使用寿命将增加2倍以上。另外，对于整套不锈钢模具，冲压模具的数量可以达到15万以上。
结束语：大体的说来在当前，我们可以了解到用Skh-9代替传统的grl2和cri2mov作为不锈钢冷轧钢的冷冲压模具材料，并在进行涂层处理后进行冲压试验。有着以下几个方面的特点，第一，改变传统的PVD涂层TiN底漆技术，采用新的CR底漆技术，明显降低涂层之间的应力，在使用过程中提高涂层的硬度和涂层的抗疲劳性，并大大提高涂层和模具基材之间的结合力。第二，skh-9可以代替传统的Crl2和Crl2MoV作为模具材料，可以将优异的材料性能与涂层技术相结合，充分发挥材料的潜力。第三，与Cr2和cri12mov相比，skh-9冲模的冲孔时间更长。通过将skh-9模具与Cr /锡涂层结合使用，可以将冲头的冲孔寿命提高2倍以上。此外，冲压模具的使用寿命有所增加。
参考文献：
[1]任英广.高强度冲压件产品制造模具表面改性研究[J].煤矿机电，2018（01）：64-67.
[2]刘成成. Cr12MoV钢脉冲等离子体爆炸表面改性研究[D].南昌航空大学，2016.
[3]刘永顺. CD-like微流控芯片关键器件和集成化技术研究[D].中国科學院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2013.
[4]张耀军.链条制造用几种模具热处理工艺改进及表面改性[J].职业，2011（27）：181-183.
[5]赵紫玉，方建成，张素芝.锌合金快速模具表面改性技术[J].新技术新工艺，2007（10）：75-77+3.
作者简介：肖露云（1983-6-），女，湖北荆州人，职称：讲师，学历：本科，研究方向：材料成型与控制工程。