论压力加工工具的材质及表面处理对金属粘结的影响

论压力加工工具的材质及表面处理对金属粘结的影响

任兴振1王永禄2

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河北纵横集团丰南钢铁有限公司河北省唐山市063300

摘要：随着科技不断创新发展，现代生产加工工艺也有了极大进步。在现代工艺中，利用压力加工所制成的产品往往是经过简单加工后直接被投入使用，为了保证后续工作能够得以顺利进行，设计方和制造方都会对其表面有严格的要求。在过去的制作过程中，为了控制质量，许多生产厂商也组织过专业人员对日常工作中应该如何对压力加工制品的表面质量进行控制展开了相应的研究，但是由于当时的思路限制，进行的研究重点都集中于工具胚料表面，在其研究成果应用到后续的生产过程后，并没有为整个生产质量的提升带来太多的进步。近几年，随着相关技术的发展，研究人员的研究手段和视角也发生了很大的改变，在进行相应的研究工作时，研究人员可以用更加灵活的方式来应对不同的研究对象，而且相应的检测手段不断提升，也保证了研究人员最后得到的研究数据的准确性。经过长时间的研究，经过近几年的研究，相关人员已经基本弄清工具与制品表面之间的内部关系，通过对内部关系的掌握，研究人员能够从之前没有的视角去看待两者之间的关系，并通过更加精确的手段来改变表面质量。

关键词：压力加工工具；材质及表面处理；金属粘结

引言

压力加工制品（尤其有色金属制品）往往被直接使用，或经简单成型加工就被使用，因而提高加工制品的表面质量尤为重要。以往有关制品表面质量及工具磨损等问题研究主要限于工具坯料表面状态、润滑剂以及它们之间的机械交互作用。随着科学技术和各种检测手段的发展，已使人们可能深入研究压力加工过程中工具与制品表面间交互作用的某些物理一化学本质，从而采取提高制品表面质量的有效措施。

1工具与变形金属间的摩擦与粘结

对于工具与变形金属之间的摩擦和粘结的分析，首先就应该找到粘结自身产生影响的主要因素，然后了解对于粘结可能带来的影响。

1.1粘结自身的影响因素

在实际的加工环节，针对工具与金属的粘结，其主要需要考虑到：第一，本身是润滑油膜出现了变化，考虑到两者在接触的时候会有压力的出现，在收到压力作用之下，其附着于金属表面的油膜就会有破裂的现象出现，最终放出内部的物质，达到润滑的效果。之后，破坏金属表面的氧化物，这样就会让新鲜的基体金属直接露出来，接触外部的空气。因为加工之中会受到压力与温度的实际影响，最终出现金属不同程度的粘结现象。因为剪切流动带来的影响，就会导致原本表面上的金属出现脱落的现象，进而引发金属粘结层脱落。同时，因为与工具直接接触，会导致制品的表面出现不同程度的磨损，进而破坏制品表面的光洁度和平整度，也就是出现粘结的问题。在实施加工的环节，影响工具与金属的粘结因素有很多。针对具体的影响来分析，在行业之间存在意见也会有所差异，其主要的条件包含了临界膜厚条件、临界温度条件等。另外，研究人员认为，在实际的加工之中，对于压力粘结产生影响的因素还包含了金属变形、材料性质、压力值、润滑条件、外部温湿度等。虽然研究人员对于各种影响因素的理解度还存在差异，但是最根本的粘结影响因素还是归结于工具与金属压接到范德瓦耳斯力。

1.2对粘结带来的影响

随着技术的发展，随着研究的持续深入，我们也可以清楚的了解工具与金属之间粘结的具体机理。对于进行配对的金属之间，如果其本身具有较大的库容度，其合金性偏强，那么金属之间的相互扩散性以及亲和力就会变强。研究人员按照这一种思路就开展了对应的实验，并且归纳了相关材料和铁的粘结力关系：通过实际研究，针对具体的生产过程，实施不同对比组的制定：对于弹性模量相对较高的，其粘结系数本身偏低；当原子的半径偏小，其粘结系数较低；当材料熔点较高的时候，其实际的粘结系数较低；当处于相对较高的结晶温度之下，粘结本身的系数较低；当硬度较高的时候，粘结系数偏低；如果加工的实际硬化系数较高，其粘结系数较高。

2接触面上扩散过程以及对粘结的影响

在加工作业时，接触面的温度压力都有可能造成原子扩散、再结晶与相变等过程的进行。当发生上述反应时，不仅仅会造成工具和金属表面的元素分布情况发生一定的改变，而且还会越过界面进行互相的影响扩散，从而改变两者原有的组成性质，最终造成的结果就是会造成粘结程度加剧。研究人员在对试片进行摩擦时发现，如果两种材料之间可以相互固溶，就有可能出现相互扩散的现象，扩散深度一般可以达到数十微米，以至于在表面摩擦层几乎所有的粉粒都是两种不同材料的结合体；而如果两种金属材料之间不能进行相互固溶，就不会出现上述现象。研究人员接着又对不同牌号的工具和金属材料，分别进行了扩散磨损研究，最终的实验数据表明：静态接触条件下，互扩散过程与摩擦条件下在本质上不存在区别。同时外部温度也会影响这一过程的发生，例如金属铝和铁，在150℃的环境下之间会出现明显的进行。而不同牌号的铝金属其扩散深度也有所区别。研究人员发现扩散深度、摩擦系数、磨损量三个变量之间处于同方向变化趋势。

3针对工具材质的选择和表面处理

了解工具材质本身的种类与特点之后，在实施工具的表现处理，也有着积极的推动作用。

3.1材料种类与特点

通过相关研究人员的分析，在实际的生产之中会考虑到研究其金属材料的混合物，并且针对现实的工作环境和对应的工作状态进行试验模拟，这样就可以基于抗金属粘结和耐磨性两个角度入手，对于不同材料，其相应的变化趋势为：当材料本身的含碳量较高，合金化程度较高的时候，就会表现出良好的抗金属粘结性能以及耐磨性能，通过材料之中碳化物容量的增加，就会让其实际的分布状态变得更加的弥散。在经过相应的实验对比分析之后，在合金制作过程中，还需要考虑到一氧化碳的含量，一般来说，要求其实际的含量能够控制在5%~20%之间，随着合金之中一氧化碳含量的持续提升，其抗粘结性能和耐磨性能就会呈现一定程度的减弱。对于经常使用的工具，需要对其工作环境和工作需求进行认真的分析，这样才能够确保其可以长时间的使用。对于上述的日常作业所需要的基本条件，当作业内容改变的时候，其对应的要求也会有所区别。如对于硬度来说，有的金属在实际加工之中所使用的工具硬度无法满足要求，就会影响正常的加工，进而损坏工具。

3.2工具材料的表面处理

在开展生产操作中，可以选择诸多的方式来进行处理，但是无论是使用哪一种处理模式，其根本目的都是一样的，都是为了让其表面形成和基体存在差异的物质，最终让工具拥有原本材料无法具有的性质，如良好的耐磨性、较高的硬度、良好的抗粘结性等等。基于不同的使用环节和使用对象，还需要针对性的进行处理，这样方可满足使用效果的提升。

结语

总而言之，随着时代的不断发展，随着技术的持续进步，对于现阶段工具的要求也在不断的提高。本文之中主要是针对压力加工工具的材质及表面处理对金属粘结的影响进行分析，希望通过具体的阐述，能够对金属的粘结度可以进行更好的控制，最终满足压力加工工具的整体要求。

参考文献：

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