1、 对无 润滑但 用 DLC 涂层的冷冲模的研究 a Department of Mechanical Engineering, Nippon Institute of Technology, 4-1 Gakuendai, Miyashiro-machi, Saitama 345, Japan b Nanotec Corporation, 8-19-8 Nishi, Shiraoka-machi, Saitama 349-02, Japan 摘要： 在这片文章中，我们提出用一种表面涂有类金刚石薄膜的模具来冲无润滑 油的铝板材，令人惊奇的是， 在冲出 6200 个方形杯之后 表明，类金刚石涂层的使
2、用可以 有效 替代润滑油的使用， 以此 来阻止 附着 在模具材料上的铝 ，这 6200 个方形杯都是以 20x20x12 的规格生产的。 用离子镀设备把这层类金刚石涂层涂在一 套 Wc-Co 合金的拉深模上，这种设备使用的是一种三电极型直流电弧放电与灯丝离子源，阳极和反射器被用作苯的前体。工作材料是1mm 厚的 AS0000 铝板。相对于有类金刚石涂层的模具，一套未涂有 Wc-Co 合金的拉深模在无润滑的情况下工作，仅仅在 5 分钟拉深之后，由于模具上材料很轻的附着力，就导致铝板被折断，这就表明了类金刚石涂层戏剧性的效果。 关键词： 类金刚石膜 ；拉深模 ；铝 板 ；DLC 1.引言 铝材由于
3、其轻便的重量，已被人们广泛地应用到汽零件的制作上，然而， 在这些零件上使用的铝板又有一些问题，其中之一就是与铝板接触的工具，比如说是拉 深 模具，导致润滑油的粘度增加，由于这些润滑油需要强有力的脱脂剂，例如碳氟化合物或 1-1-1 三氯乙烷，这些都是不利的因素，一项研究已经开始去研究寻找一种可以替代润滑油，但粘度低得多，可以消除有害的脱脂剂的一种物质。 在这种大背景下，一项有关铝材中冲压的摩擦学的研究正在大力的 进行，然而，对铝材冲压却有很少关于摩擦学的研究。据我们所知，在冲压过程中不管是有微量的润滑剂还是无润滑剂，只有氮化钛对 LDP 模具的影响或减少拉拔力进行了研究。 因此，在本研究旨在调
4、查各种硬质合金涂层的影响，努力寻找哟在硬质合金涂层在没有润滑油或更坏的情况下去拉深铝板 。这项研究的动机可以追溯到两个作家的发现 ，一个适用于有类金刚石涂层的切割刀，这种切割刀应与切割铝板，它可能有效地防止铝粘附在刀的两侧，基于这一点，当拉深铝板时，肯是类金刚石涂层的影响。因此，我们做深冲铝板测试，分别用涂有类金刚石涂层的模具和其他硬 质合金的模具。 2.有不同涂层的拉深模实验 2.1 实验 （ 1）拉伸试验 如图 1 所示，我们用 1mm 厚的铝板在级进模上做拉深实验。虽然从拉深实验工序图中显示不出，首先，在一个有空白的铝板上进行针孔实验，然后空白部分被切去，提供一个拉深空白部分。接下来，通
5、过对一个 18X18 的方料和一个 20x20 的拉深模进行拉深（因此每边含有 1mm 的间隙），以此来获得深为 12mm 的方形杯。 （ 2）模具涂层 表 1 显示硬质涂层的三个特性，这些性能是测试当用于拉深铝材时其耐久力的，除了类金刚石涂层，氮化钛涂层和植被植被氮化钛涂层既由传统 的空心阳极放电式离子镀方法分别进行比较选择，因为前者是广泛用于其抗磨损性能 ,而后者具备很好的抗腐蚀和磨损性能。涂有这些涂层的工具基体最初选择是 SKD (相关程度： 752)，从成本的角度看，然后 WC-Co 合金被纳入具有良好性能的观点。 目前虽然有许多已知的方法去合成类金刚石涂层，但他们的性能有很大差别，这
6、些差异很大程度上取决于沉积的方法，所以导致有必要去指定一种方法来制备类金刚石涂层及其拉曼光谱一些基本 特征数据。因此，用一些有问题的物理气相沉积装置 ，包括 一个热灯丝，阳极，以及一个反射镜来包围它们。该 DLC 膜是由一种易制苯在高真空电弧放电装置中分解而来，然后加速离子，并且自由基在 2000V 以上的偏低压的作用下与沉积基板相撞，期间的温度保持在 150200之间。图二显示了用在拉深模上的 DLC 涂层的拉曼光谱，频谱属于一种典型的物理气相沉淀 ，该层碳涂层具有 1550cm-1的高峰 ，表二显示了 1mm 厚工件材料的机械性能，也就是说， A5000 铝合金材料可以被用于制作汽车覆盖件
7、。 2.2 实验结果对用 SKD钢制作的拉深模具的影响 一套无任何涂层的冲压模（表 1 种的试 件 1） 受到用级进模拉深实验设置如图 1，目的是为了检测是否无涂层模具可以承受没有任何润滑的深冲操作。结果显示，即使在工作材料在第一次拉深之后。也就是说，发现铝附着在模具台阶以其圆角上。经过 5 次拉深后，工件材料就是过早地被拉断。 接下来 ，用试件 2（ TiCN 涂层 ） 和试件 3（ CrN）做相似的实验，并且得到 相似的结果，同时发现模具在第一次操作后上模附着着铝，这就最终导致工件材料在 5 次拉深后发生过早地断裂，总之，无 TiN 或者 CrN 以及其他涂层的模具在没有润滑条件下的拉深可
8、以承受严重的 力的作用，然而，实验表明： 没有 DLC (工件 4)的拉深模在实验初始阶段可以阻止铝附着在模具上，以及在以后阶段，因此可以阻止工件材料的过早断裂，然而用涂有DLC 涂层的模具继续进行实验，以研究在没有润滑条件下我们可以成功地拉深多少次，结果显示，在 进行 1561 次拉深后工件材料断裂。图 3 显示，一个用涂有 DLC 涂层的模具生产铝杯产品的例子。 图 4 显示，（ a）模具临近肩半径部分的表明粗糙度的变化测试出当拉深操作次数的增加和（ b）铝拉深件 表面粗糙度操作的次数。很显然，工件 1-3 的结果无论是模具还是工件材料 ，它们的表面粗糙 度都增加了，但是工件 4，也就是说，没有没有 DLC 涂层的模具，杯形件的表面粗糙度在进行 800 多次的操作后表面粗糙度还可以维持在 11 m 以下的水平，随着逐渐增加观察操作次数的增加超过这个值，这时由于在 800 次操作之后局部的 DLC 脱落导致铝粘附在模具上。 3改善有 DLC 涂层的模具在有润滑条件下拉深的寿命 3.1.实验部分 以上我们证明，在没有润滑的条件下拉深， DLC 涂层可以有效地防止铝粘附在模具上，然而，我们想要延长 DLC 涂层模具的寿命，在实际生产中要改善其适应性。
