549 / 2023-03-28 10:00:28

模具表面凹/凸体织构化涂层结合强度与摩擦磨损性能研究及其工程应用

织构化涂层,结合强度,摩擦磨损

在模具表面不同区域，加工优化匹配的凹体减摩织构以及凸体增摩织构，可有效提升成形工件厚度均匀性，降低开裂、起皱缺陷发生率。然而，成形过程中，模具通常处于高压、交变载荷的恶劣工况，发生剧烈的摩擦磨损，故提升其表面织构的寿命成为织构化模具工程应用的关键。因此，本文提出凹/凸体织构化涂层模具，以充分发挥织构与涂层两种技术方法的集成优势。为研究凹/凸体织构化涂层的结合强度，观测不同试样表面涂层的沉积行为和内部缺陷，对比织构化表面化学相变化和不同火山口状织构化表面应力状态的差异，探明动态接触和静态接触条件下，不同试样表面涂层结合强度和裂纹扩展行为，揭示织构形貌对织构化涂层结合强度提升和裂纹扩展抑制的机理。为研究织构化涂层摩擦磨损性能，通过摩擦磨损实验，对不同试样的摩擦系数和磨损表面进行分析，得到微凹坑织构最优直径和深度，以及火山口状织构最优直径和面积率，揭示织构形貌对织构化AlCrN涂层摩擦磨损性能的影响机理，并对比微凹坑与火山口状织构化涂层摩擦磨损性能差异。最后，将织构化涂层技术应用于金属波纹管滚压成形模具表面，波纹管波峰处最小厚度提升3.05%。成形2000次后，织构模具表面涂层未见剥落。