五金模具拉傷的原因及解決措施

工件成形過程中拉傷產生的原因主要有以下兩種：

一是由於模具凸、凹模（mó）表麵的宏觀機械凹凸不平（píng）或被成形材料與模具（jù）凸、凹模表麵之間夾（jiá）雜（zá）其他硬質顆粒，都會在工件（jiàn）表麵或模具凸、凹（āo）模表麵形成機械的磨損，解決方法是對模具凸、凹模表麵（miàn）進行仔細研磨加工，並加強生產環境的管（guǎn）理。

二是由於工件表麵與（yǔ）模具凸、凹模（mó）表麵粘著磨損（sǔn）而（ér）形成的拉（lā）傷，也（yě）是生產中最常見的又不容易（yì）解決的一（yī）種狀況，以下詳細分析粘著磨損的產生及減少粘著磨損的一些基本措（cuò）施。解決模具及工件成（chéng）形過程中（zhōng）的拉傷問題應依照減（jiǎn）小粘著磨（mó）損的基本（běn）原則，通過改變接觸副的性質作為出發（fā）點。

以下就（jiù）構成此對接觸副的三方，即被成形工件的原材料方麵、工件與模具之間、模具方麵分（fèn）別予以分析。

1. 通過對原（yuán）材料（liào）進行表（biǎo）麵處理，如對原材料進行磷化（huà）、噴塑或其他（tā）表（biǎo）麵處理（lǐ），使被成形材料表麵形成一（yī）層非金屬（shǔ）膜層，可以大大減輕或消除工件的拉傷（shāng），這種方法往往成（chéng）本較高，並需（xū）要添加另（lìng）外的生產設備和增加（jiā）生產工序，盡管這種方法有時有些效果，實際生（shēng）產中應用卻很少。

2.在模（mó）具與成形材料之間加一層PVC之類的（de）薄膜，有時也可（kě）以（yǐ）解決工件的拉傷問題（tí）。對於（yú）生產線，通（tōng）過機構可以達到連續供給薄（báo）膜，而對於周期生產的衝壓設備，每生產一件工件（jiàn）需加一張薄膜，影響生產效率，此方法一般成本也（yě）很高，還會產生大量廢料，對（duì）於小批量的大型工件的生（shēng）產采用此種方法是可取的。在一些成形負荷很小的場合，有（yǒu）時通過添加潤滑油或加EP(極壓)添加劑的潤滑油就可以解決工件的拉傷問題。

3. 模具方麵通過改變模（mó）具凸、凹模材（cái）料或對模具凸、凹模進行（háng）表麵處理，使被成形材料與凸、凹模這對接觸副性質發生改變。實踐表明，這是解決拉傷問題（tí）經濟而有效的方法，也是目前（qián）廣泛（fàn）采用的（de）方法（fǎ）。

（1）從模具凸、凹模材料（liào）入手解決工件的拉傷問題，可以采用硬質合金，一般情況下，由這種材料製作的凸（tū）、凹模抗拉（lā）傷性能很高，存在的問題是材（cái）料成本高（gāo），不易加工，對於較大型的模具，由於燒製大型硬質合金塊（kuài）較困難，即使燒製成功，加工過程中（zhōng）也有可能出現開裂（liè），成（chéng）材率低，有些幾乎難以成形。此外硬質合金性脆，搬運、安裝使用過程中都要極其小心，稍有不慎就有可能出現崩塊或開裂而報廢。另外，由於硬質合金的組（zǔ）織結構（gòu）是由（yóu）硬質的碳（tàn）化鎢顆（kē）粒和軟的粘結相鈷所組成，硬質碳化鎢顆粒的耐（nài）磨抗咬合性能很高，而鈷（gǔ）相由於（yú）硬度很低，耐磨性能較差，使用（yòng）過程中（zhōng）鈷相會優先磨（mó）損，使凸、凹（āo）模表麵形成凹凸不平（píng），如此（cǐ）生產出來的工件表麵也會出現拉痕，此時需（xū）對模具凸、凹模表麵進行研磨拋光後方可進行再生產。采用合適的銅基合金也可解（jiě）決工件的拉傷問題，但銅基合金一般（bān）硬度較（jiào）低，易出現磨損超差，在（zài）大（dà）批量生產的情況下，這種材料的性價比較低。對於較大（dà）型的模具，如（rú）汽車覆蓋件的（de）成形模具，大量采用了合金鑄鐵，鑄鐵隻能減輕工（gōng）件的（de）拉傷，無法消除拉傷問題，要徹（chè）底解決拉傷問題需輔以滲氮，鍍硬鉻等表（biǎo）麵處理。但如此（cǐ）製作的模具往往壽命比較短（duǎn），在使用一段（duàn）時間（jiān）後，如出現拉傷，又需修模並重新（xīn）進行表麵處理。

（2）通過（guò）對模具進行表麵處理特別是（shì）對模具凸、凹模進行（háng）表麵超硬化處理（lǐ）是解決工件表麵拉傷（shāng）問題經濟而有效的方法。表麵處理方法有多種，比較常用的有：鍍層方麵有鍍（dù）硬鉻、化學鍍鎳磷、刷鍍特種合金等；化學熱處理方麵（miàn）有各類（lèi）滲氮、滲硼、滲硫等；表麵超硬化（huà）處理（lǐ）方麵有（yǒu）化（huà）學氣相沉積(CVD)、物理（lǐ）氣（qì）相沉積(VVD)、物理化（huà）學氣相沉積(PvD)、"ID覆層處理。電鍍、化學鍍、刷鍍是通過電化學或（huò）化學反應的方法，在工件表麵形（xíng）成合金鍍層，工藝不同。合金鍍層性能各異。就耐（nài）磨抗咬合用途，目前應用較多的是鍍硬鉻、化學鍍（dù）鎳（niè）磷、刷鍍鎳鎢合金等。對於成形負（fù）荷較輕或（huò）大型（xíng）模具（jù）采用這些方法有時（shí）可以取（qǔ）得一定的效果。這類表（biǎo）麵處理存在的問題是一方麵由（yóu）於表麵（miàn）硬化層的硬度較低，容易出現磨損，而鍍層一旦磨損，拉傷又會出現。另（lìng）一方（fāng）麵，鍍層與基體材（cái）料機械結合（hé），在（zài）負荷較大的（de）場（chǎng）合，有時（shí）使用幾次（cì）鍍層就會剝落，而鍍（dù）層（céng）一旦剝落，其功效也就（jiù）失去。化學熱（rè）處理是將工件放入含某種或某幾種化學元素的介質中加熱保溫（wēn），通過工件與介質的物理化學作用，將這種或（huò）這幾種元素滲入工件（jiàn）表麵，然後以適當的（de）方式冷卻，從而改變了工件（jiàn）表麵的成分和組織結構，並賦予工件不同的（de）物理、化學和機械性能。化學熱處理的種類很多，根據所滲元素不同分類為（wéi）：各種滲碳、各種滲氮、各種氮碳或（huò）碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鋅、滲其他各種金屬等。以耐磨、減摩、抗拉傷（shāng）為目的的化學熱處理目前常用的是：滲（shèn）碳、滲氮、滲硼、滲硫幾種。

采用合適的（de）模具材料輔以滲氮、滲硼等化學熱處理往（wǎng）往具有較常規鋼製（zhì）模（mó）具高得多（duō）的抗拉傷（shāng）性能。在缺（quē）乏其（qí）他（tā）表麵處理工藝方法的情況下，這不（bú）適為一種（zhǒng）較好的選擇，也是較常用的方法。就滲氮處理而言，滲氮的化合物層具有很高的抗拉傷性（xìng）能，但由於其硬化效果有限(一般l200Hv以下（xià）)，且化合物層較薄（báo）(10 V-m左右)，其（qí）耐磨性有限，而化合物層一旦磨損，拉傷又（yòu）會出現，所以在大批（pī）量生（shēng）產過程中滲氮處理往（wǎng）往還無法滿足（zú）生產要求。就滲硼工藝而言，其硬化層（céng）硬度（dù）可（kě）達1800 HV，耐磨性較高，但依據經驗，滲硼質量的穩定性和滲硼工件變形較大以及滲硼層抗拉傷性能較差是製約該（gāi）技術在成形類模具上應用的幾個重要因（yīn）素。滲硫技術具有較高的減牽陛能，在一些（xiē）場合也取得了較好的效果，但對於負（fù）荷較大的成（chéng）形類模具，效果有（yǒu）限。表麵超硬化處理是指化學氣相沉積(L、，D)、物理氣相沉積(Ev'D)、物理化學氣相沉積(PVD)、"]-l-J覆（fù）層（céng）處理。這幾種表麵處理的共同特點（diǎn）是（shì）都可以在工件表麵形成2 000 HV以上（shàng）的硬化層，並具有極高的耐磨抗咬合等性能。實踐證明，化（huà）學（xué）氣相沉積（jī）(O／D)、"ID覆層處（chù）理技術是目前解決工件拉傷效果最好（hǎo）的（de）方法。而經物理氣相沉積(PVD)和物理化學氣相沉積(PCVD)的工件，雖然其表麵硬（yìng）度也可達到2 000-3 000 HV，甚至更（gèng）高（gāo），表麵硬化層也具有極高的耐磨（mó）、抗拉（lā）傷性能，但由於其膜基結合力較（jiào）CYD和TD覆層處理差距較大，往往在使用過程中過（guò）甲j脫落，發揮不出表（biǎo）麵超硬化層的性能（néng）特點，因此這兩種方法除在載荷較小的情況下有可能具有效果J'l、，一般（bān）的成形類（lèi）模具很難有滿意的效果。

（3）化學氣相沉積(CVD)的碳化鈦c)或碳氮化鈦( )之（zhī）類的材料、具有極高的硬度（dù）(3 000I-IV以上（shàng）)，加（jiā）上其膜（mó）基結合力很高（gāo），具有比一般模（mó）具材（cái）料或經其他表麵處理後高得多（duō）的耐磨（mó）、抗拉份陛能。能夠數倍至幾十倍地提高模具的（de）使用壽命。其缺點是處（chù）理溫度高．工件變形大．上件CVD處理完以後．需（xū）另（lìng）外重新加熱（rè）淬火（huǒ）。而表麵沉積層在空氣中於400～500℃以上的溫度下加（jiā）熱會氧化．因此後續工序要求嚴格，稍有不（bú）慎，表麵硬化（huà）層就會遭受破壞．嚴藿製約了其在鋼模上的應甩（shuǎi），而主要應用（yòng）於硬質合金等無相變的材料。此外．CVD處理（lǐ）過程中的（de）排放物對環（huán）境汙染較大。"ID覆層處理國內又名（míng）熔鹽滲金屬、滲釩等。其原理是通過熱擴散作用於工件表（biǎo）麵形成一層數微米至數十微米的碳化釩覆層。

"ID覆層處理的主要特（tè）點是：

①覆層硬度高．硬度可達3000I-IV左右．具有極高的耐磨、抗拉（lā）傷、耐蝕等性能；

②由於是通過擴散形成的，所以覆層與基體（tǐ）具有冶金結合，這一點在成形類模具上的應用極其重要；

③ID覆層處理後可以直接進行淬火．這一點（diǎn）特別適合於各類模具鋼材；④ID覆層處理可以（yǐ）重複進行。

大量的實踐證明。在成形類模具上采用該技術具有其（qí）他表麵處理無法（fǎ）比擬的使用效果，在一些場合具有比硬質合金更（gèng）好的效果（guǒ）。由於ID覆層處理（lǐ）技術的（de）設備相對而言比較簡單，成本較低．無公（gōng）害，目前該技術在日本、美國等都已得到廣泛（fàn）的應用 國內70年代即（jí）已開始研究該技術．到目前已有數十家單位對該技術進行過研究（jiū）。通過十餘（yú）年的科研和實踐．已使（shǐ）該技術（shù）達到長期穩定生產的要求．並已（yǐ）成（chéng）功應用到汽車、家電、五餘製管、冶金等行業的拉伸、彎曲、翻（fān）邊、輥壓成形、冷鐓、粉末冶金等類模具上（shàng），取（qǔ）得了極優的使用效果。綜上所述，解決工件及模具凸、凹模表麵拉傷問題（tí）的方法很多，對於具體的個案，應根（gēn）據工件和載荷（hé）大小、生產批量、被加工材料的種類等情況（kuàng）選擇相應的方法（fǎ）。在所有解決拉傷（shāng）問題的方（fāng）法中，以采用硬質合金為模具材料和對（duì）模具凸、凹模表麵（miàn）進行（háng）化學氣相沉積(CVD)、TD覆層處理為最好。其中又以"ID覆層處理性價比最高。

總之：工件拉傷問題是粘著磨損的結果，解決工件拉傷問題（tí）的方法較多，應根據具體情況（kuàng）予以選擇。一般情況下．采用硬（yìng）質合金為模具材料，對模具凸、凹模表麵進（jìn）行化學氣相（xiàng）沉積和TD覆層處理足解決工件及模具凸、凹模表麵拉傷問（wèn）題最有效最經濟的方法。