TD處理在專用車冷作模具中的應用

葛志強，韓月琴，陳運海，路晶平

目前，高強度鋼車身結構設計成為發展趨勢，通過對車身結構進行優化，既能改進車輛性能，又能顯著減輕車身質量。經過幾年的發展，高強度鋼已經在重型礦車及公路自卸車的廂體、半掛車的大梁、橫梁、欄板等部件上得到廣泛應用。

作為輕量化最佳手段之一的高強度鋼，其高強度給冷作模具使用帶來了挑戰，尤其在成形模的使用上，在使用過程中易使模具表面拉傷，同時也使工件表面出現拉毛現象，拉毛刻痕不僅影響涂裝質量和外觀，且易產生應力集中，從而影響車身壽命。比如半掛車波形板模具，在壓制高強度鋼板的過程中，經常出現模具表面拉傷現象，造成工作停止，待使用磨石將模具拉傷面進行拋光后方可再進行工作，給生產組織帶來諸多不便。

1.TD處理技術原理

20世紀70年代日本豐田汽車中央研究所開發了TD處理技術，即金屬碳化物擴散覆層，我國稱為熔鹽滲金屬。該技術是在一定的處理溫度下（一般是850～1050℃）將工件置于硼砂熔鹽及其特種介質中，通過特種熔鹽中的金屬原子和工件中的碳、氮原子產生化學反應，擴散在工件表面而形成一層幾微米至二十余微米的釩、鈮、鉻、鈦等金屬碳化層。該覆層具有極高的硬度，硬度可達3200HV左右，具有極高的耐磨、抗咬合、耐腐蝕等性能，覆層致密、光滑，與基體冶金結合，可進行多次反復處理，是目前解決上述冷成形模具拉傷問題最有效而經濟的辦法，可提高工件壽命數倍至數十倍，具有極高的應用價值。

2.TD處理工藝流程

TD處理周期一般為3天左右，工藝流程為：前處理（拋光、預熱、攪拌）→回火→清洗→檢驗→TD處理（熔融鹽浸漬）→淬火→調整公差→后處理。預熱的目的是防止模具的變形、尺寸變化及裂紋產生，小件模具的預熱溫度為520℃，較大模具的預熱溫度可適當提高。預熱要充分，但要確保表面不產生氧化層。TD處理溫度900～1030℃，在此溫度范圍內都可形成TD滲層，浸漬時間根據模具材料來選擇，原則上小模具為7～8h，大模具12～14h，可根據情況酌情調整。在完成熔融鹽浸漬后，將模具進行鹽浴淬火，在500℃的鹽浴中冷卻，需要注意從熔融鹽浴到淬火鹽浴中的速度要快，以防止移動中的TD滲層氧化。經過一段時間冷卻后將模具件吊出，緩冷至60～70℃，淬火工序完成。測定模具表面溫度，60～70℃時必須立即回火。

3.TD處理后的力學性能

經過TD處理后，高強度鋼的力學性能將會發生變化。

（1）耐磨性強于硬質合金。

（2）耐剝離性強于氣相沉積鍍層（PVD、CVD、PCVD）、鍍硬鉻。

（3）硬度強于硬質合金，硬度高達 2500～3600HV，從高溫狀態降到常溫時，可以恢復到原常溫性能。

（4）耐蝕性強于不銹鋼。

（5）抗氧化性強。

4.TD處理應注意事項

（1）TD處理的模具材質需為wC>0.3%的鉻鋼材料，經過近幾年的摸索和應用，對于冷作模具鋼推薦使用下列材料：

國內牌號：Cr12Mo1V1、Cr12MoV、Cr5Mo1V。

日本牌號：SKD11、SLD、DC53。

美國牌號：D2、A2、D3。

適用于TD處理的冷作模具鋼牌號對照見附表。

（2）TD處理前模具工作面表面粗糙度要求：Ra≤0.8μm。

（3）熱處理要求：TD處理前必須進行淬火。

（4）TD處理前需要對尺寸、基體硬度、材質、外觀缺陷進行確認，需檢查是否有裂紋。

（5）受TD處理設備和成本的限制，國內大部分TD加工企業只能處理500mm×1000mm以內的模具，超過這個尺寸的必須采取分鑲塊結構。

5.TD處理技術的應用

由于其卓越的強化效果，TD處理技術廣泛應用于解決各類磨損所引起的模具與工件或工件與工件之間的拉傷及磨損超差的問題。其中因咬合或黏結而引起的拉傷或拉毛問題，TD處理是目前世界上最好的解決方法之一。如果沒有TD處理技術，模具與工件的拉傷問題很難解決，圖1為我司TD處理后的模具加工出的某典型工件。

由于TD費用較高，一般在轎車和商用車等高附加值零件加工模具中應用。隨著高強度鋼在專用車上廣泛應用，為了改善產品品質和提高模具壽命，TD處理技術逐漸為專用車制造廠家所接受，并在拉深、彎曲、翻邊、冷鐓、沖裁、冷擠等模具中得到應用，TD處理后的模具塊如圖2所示。

6.TD覆層模具維護和保養

TD覆層處理的模具需要精心維護，悉心保養。每沖壓生產一批零件后要對模具進行清洗，特別是拉深成形類模具，要將模具凸模、凹模、壓料圈拆開，用熱水沖洗，清除油污、鐵屑等異物，并用壓縮空氣吹干，避免生銹，經清洗過的模具在下次使用時，不僅能有效保證沖壓件的生產質量，最為重要的是有效保證TD覆層不被破壞，提高模具的使用壽命。

不同國家冷作模具鋼推薦牌號對照表

7.結語

目前TD處理技術已在我公司許多的成形、沖裁等冷作模具上得到應用，通過實踐證明，TD處理會大大提高模具表面的耐磨性和母材的韌性，在一般條件下和普通模具相比，其使用壽命要提高8倍以上，同時會降低產品的不良率10%以上，也節約了反復修模、裝模的次數。

圖1 TD處理后的模具加工出的工件

圖2 TD處理后的模具塊