​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、凹模表麵的宏觀機械凹凸不平或被成形材（cái）料與模具凸、凹模表麵之間夾雜其他硬質顆粒，都會在工件表麵或模具凸、凹模表麵形成機械的（de）磨（mó）損，解決方法是對模具凸、凹（āo）模表麵進行仔（zǎi）細研磨加工（gōng），並（bìng）加強生（shēng）產環境的管理。

二是由於工件表（biǎo）麵與模具凸、凹模表麵粘著磨損而形（xíng）成的拉傷，也是生產中最常見的又不容易解決的一種狀況，以下詳細分（fèn）析（xī）粘（zhān）著磨損的產生及減少粘著磨損的一些基本措施。解決模具及（jí）工件成形過程中的拉傷問題應依照減小粘著磨損的基本原則，通過（guò）改變接（jiē）觸副的性質作為出發點。

以下就構成此對接觸副的三方（fāng），即被成形工件的原材料（liào）方麵、工件與（yǔ）模具之間、模（mó）具方麵分別予以（yǐ）分析。

1. 通過對（duì）原材料進行表麵處理，如對原材料（liào）進行（háng）磷化、噴塑（sù）或其他表麵處（chù）理，使被成形材料表麵形成一層（céng）非（fēi）金屬膜層，可以大（dà）大減輕或消（xiāo）除工件的拉（lā）傷，這（zhè）種方法往（wǎng）往成本較高，並（bìng）需要添加另外的生產設備和增加生產工序，盡管這種方法（fǎ）有時有些（xiē）效果，實際生產中應用卻很少。

2.在模具與成形材料之間加（jiā）一層PVC之類的薄膜，有時也可以解決工件的拉傷問題。對於（yú）生產線，通過機構可（kě）以達到連續供（gòng）給薄膜，而對於周期生產的衝壓設備，每生產一（yī）件工件需（xū）加一張薄膜，影響生產效率，此方法一（yī）般成本也很高，還會產生大量廢料，對於小批量的大型工件的生產采用此種方法是可取的。在一些成形負荷很小的場合，有時通過添加（jiā）潤滑油或加EP(極壓)添加劑的潤滑油就（jiù）可以解決（jué）工件的拉（lā）傷（shāng）問題。

3. 模（mó）具方麵（miàn）通過改變模具凸、凹（āo）模材料或（huò）對模具（jù）凸、凹模進行表麵處理，使被成形（xíng）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（fāng）法，也是目（mù）前（qián）廣泛采用的方法。

（1）從模（mó）具凸、凹模材料入手解決工件的拉傷問題，可以采用（yòng）硬質合金，一般情況下，由這種（zhǒng）材料製作的（de）凸、凹模（mó）抗拉傷性能（néng）很（hěn）高，存在的（de）問題（tí）是材料成本高（gāo），不易加工，對於較大型的模具，由（yóu）於燒製大型硬質合金塊（kuài）較（jiào）困難，即使燒製成功，加工過程中也有可能出現開裂，成材率（lǜ）低，有些幾乎（hū）難以成形。此外硬（yìng）質合金性脆，搬運、安裝使用過程中都要極其小心，稍（shāo）有不慎就有可能出現崩塊或開裂而報（bào）廢。另外，由於硬（yìng）質合金的組織結構是由硬質的碳化鎢顆粒和軟的粘結相鈷所組成，硬質碳化鎢顆粒的耐磨抗咬合性能很高，而鈷相由於硬度（dù）很低，耐磨性能較差（chà），使用（yòng）過程中鈷相會優先磨損，使凸、凹模表麵形成（chéng）凹凸不平，如此生產（chǎn）出來的工件表麵也（yě）會出現拉（lā）痕，此時需對模具凸（tū）、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決工（gōng）件的拉傷問題，但銅基合（hé）金（jīn）一般硬度（dù）較低，易出現磨損超差（chà），在大批量生產（chǎn）的情況下，這種材料的（de）性價比較（jiào）低。對（duì）於較大型的模具，如汽車覆蓋（gài）件的成形（xíng）模具，大量采用（yòng）了合金鑄鐵，鑄鐵隻能減輕工（gōng）件的拉傷，無法消（xiāo）除拉傷問題，要徹底（dǐ）解決（jué）拉傷問（wèn）題需輔以滲氮，鍍硬鉻等表麵處理。但如此（cǐ）製作的模具往（wǎng）往壽命比較短，在使用（yòng）一段時間後，如（rú）出現拉傷，又需修（xiū）模並重新進行表麵（miàn）處理。

（2）通過對模具進行表麵處理特別是對模具凸（tū）、凹模進行表麵超硬化處理是（shì）解決工件表麵拉傷問題（tí）經濟而有效的方法（fǎ）。表麵處理方（fāng）法有多（duō）種，比較常用的有：鍍層方麵有鍍硬鉻、化學鍍鎳磷、刷鍍特種合金等；化學熱處理方麵有各類滲氮（dàn）、滲硼、滲硫等；表麵超硬（yìng）化處理方麵有化學（xué）氣相沉積（jī）(CVD)、物理氣相沉積(VVD)、物理化學氣相沉積(PvD)、"ID覆層處理。電鍍、化學鍍、刷鍍是通過電化學或化學反應的方法，在工件表麵形成合金鍍層，工藝不同（tóng）。合（hé）金鍍層性能各異。就耐磨抗咬合用途，目前應（yīng）用（yòng）較多的是鍍（dù）硬鉻、化學鍍鎳磷、刷鍍鎳鎢合金等。對（duì）於成形負荷（hé）較輕（qīng）或大型模具采用這些方法有時可以取得一定的效果。這類表麵處理存在的問題是一方麵（miàn）由於表（biǎo）麵硬化層的硬度較低，容易出現磨（mó）損，而鍍層一旦磨損，拉傷又會出現。另一方（fāng）麵，鍍層與基體材料機（jī）械結（jié）合，在負荷（hé）較大的場合（hé），有時使用幾次鍍層就會剝落，而鍍（dù）層一旦剝落（luò），其功效也就失去。化學熱（rè）處理是將工件放入含某種（zhǒng）或某幾種化學元（yuán）素的（de）介質中加熱保溫，通過工件與介質的物（wù）理化學作用，將這種或這（zhè）幾種元素滲入工件表麵，然後（hòu）以適當的方式冷卻，從而改變了（le）工件表麵的成分和組織結構，並賦（fù）予工件不同的物理、化（huà）學和機（jī）械性能。化學熱處理的種類很多，根據所滲元素不（bú）同分類為：各（gè）種滲碳、各種滲氮、各種氮碳或碳氮共滲、滲硼、滲（shèn）硫、滲（shèn）鋁、滲鋅、滲其他各種金屬等。以耐磨（mó）、減摩、抗拉傷為目的的化學熱處理目前常用的是：滲碳、滲氮、滲硼、滲硫幾種。

采用合適（shì）的模具材料輔以滲氮、滲（shèn）硼等化學熱處理往往具有較常規鋼製模具高得多的抗拉（lā）傷性能。在缺乏其他（tā）表麵處理工藝方法的情況下，這不適為一種較好的選擇（zé），也是較（jiào）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能，但由（yóu）於其硬化（huà）效果有限(一般l200Hv以下)，且化合物層較薄(10 V-m左右)，其耐（nài）磨（mó）性有限，而化合物層一旦磨損，拉傷又會（huì）出現，所以在大（dà）批量生產過程中滲氮處理（lǐ）往往還無法滿足生產要求。就滲硼工藝而言（yán），其（qí）硬化層硬度可達1800 HV，耐磨性較高（gāo），但（dàn）依據經驗，滲硼質量的穩定性和滲硼工件（jiàn）變（biàn）形較大以及滲硼層（céng）抗拉傷性能較差（chà）是製約該技術在成形（xíng）類（lèi）模具上應用的幾個重要因素。滲硫技（jì）術具（jù）有較高的減牽陛能，在一些場合也取（qǔ）得了（le）較好的效果，但對於負荷較大（dà）的成形類模具，效果有限。表麵超硬化（huà）處理是指化學氣相沉積(L、，D)、物理氣（qì）相沉（chén）積(Ev'D)、物理化學氣相沉積(PVD)、"]-l-J覆層處理（lǐ）。這（zhè）幾種表麵處理的共同特點是都可以在工件表麵形成2 000 HV以上的硬化層（céng），並具有極高的耐磨抗咬合等性能。實（shí）踐證（zhèng）明，化學氣相沉積(O／D)、"ID覆（fù）層處理技術是目前解決工件拉傷效果最好的方法。而經物理氣相沉積(PVD)和物理化學氣相沉積(PCVD)的工件，雖然其表麵硬度（dù）也可達到2 000-3 000 HV，甚至更高，表麵硬化層也具有極（jí）高的耐磨、抗拉傷性能，但由於其膜基結合力較CYD和TD覆層（céng）處理差距較大，往往在使（shǐ）用（yòng）過程中過甲j脫落（luò），發揮不出表麵超硬化層的性能特（tè）點，因此這兩種方法除在載（zǎi）荷較（jiào）小的情況下有可能具有效果J'l、，一般的成形類模具很難有滿意（yì）的（de）效果。

（3）化學氣相沉積(CVD)的碳化鈦c)或碳氮（dàn）化鈦( )之類（lèi）的材料、具有極高的硬度(3 000I-IV以上)，加上其膜基結合力很高，具有比一般模具材（cái）料（liào）或經其他表麵處理後高得多的耐磨、抗拉份陛能（néng）。能夠數（shù）倍（bèi）至幾十倍地提高模（mó）具的使用壽命。其缺點是處理溫度高．工件變形大．上（shàng）件CVD處理完（wán）以後．需另外重新加熱淬（cuì）火。而（ér）表麵沉積（jī）層在空氣（qì）中於400～500℃以上的溫度下加熱會氧（yǎng）化．因此（cǐ）後續工序要求（qiú）嚴格（gé），稍有不慎，表麵硬化層就（jiù）會遭受破壞．嚴藿製約了其（qí）在鋼模上的應甩，而主（zhǔ）要應用於硬質合金等無相變的材料。此外．CVD處理過程中的排放物對環境汙染較（jiào）大。"ID覆層處理國內又名熔鹽滲金屬、滲釩等。其原理是通過熱擴散作（zuò）用於工件表麵形成一層數微米至數十微米的碳化釩覆層。

"ID覆層處理的主要特點是：

①覆層硬（yìng）度高．硬度可達3000I-IV左右．具有極高（gāo）的耐磨、抗（kàng）拉傷、耐（nài）蝕等性能；

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

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

大（dà）量的（de）實（shí）踐（jiàn）證明。在成形類模具上采用該技術（shù）具有其他表（biǎo）麵處理無法比擬的使（shǐ）用效果，在一些場合具有比硬（yìng）質合金更好的效果。由（yóu）於ID覆層處理技術的設備相對而言比較簡單，成本較低．無公害，目前該技術在日本、美國等都已得到廣泛的應用（yòng） 國內70年代即已開始研究該（gāi）技術．到目前已有數十家（jiā）單位（wèi）對該技術進行過研究。通過十餘年的科研和（hé）實踐（jiàn）．已使該技術達到（dào）長期穩定生產的要求．並已成功（gōng）應用到汽車、家電、五餘製（zhì）管、冶金等行業的拉（lā）伸、彎曲、翻邊、輥壓成形、冷鐓、粉末冶金等類模具上，取得了極（jí）優的使用效果。綜上所述，解決工件（jiàn）及模具凸、凹模表麵拉傷問（wèn）題的方法很多，對於具體的個案，應根據工件和載荷大小、生產批量、被加工材料的種類等情況選擇相應的方法。在所有解決拉傷問題的（de）方法中，以采用硬質合金為模具材料和對模具凸、凹模（mó）表（biǎo）麵進行化學氣相沉（chén）積(CVD)、TD覆（fù）層處理為最好。其中又以"ID覆層處理性（xìng）價比最高。

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