五金模具拉傷的原因及解決措施

工件成形過程中拉傷（shāng）產生的原因主要有以下兩種：

一是由於模具（jù）凸、凹模表麵的宏觀機械凹凸不平或被（bèi）成形材料與模（mó）具凸、凹模表麵之間（jiān）夾雜其他硬質顆粒，都會在工件表麵或模具凸（tū）、凹模表麵形成機械的磨損，解決方法是對模具凸（tū）、凹模表麵（miàn）進行（háng）仔細研磨（mó）加工，並加強生（shēng）產環境的管理。

二是由於工（gōng）件表（biǎo）麵與模具凸、凹模表麵粘（zhān）著磨損而形成的拉傷，也是生產中最常見的又不容（róng）易解決的一種（zhǒng）狀（zhuàng）況，以下詳細分析粘著磨損的產生（shēng）及減少粘著磨（mó）損的一些基本措（cuò）施。解決模具及工件成形過（guò）程（chéng）中的拉傷問題應依（yī）照減小粘（zhān）著磨損（sǔn）的基本原則，通過改變接觸副的性質（zhì）作（zuò）為出發點。

以（yǐ）下就構成此對接觸（chù）副的三方，即被成形工件的原材（cái）料方麵、工件與模（mó）具之間、模具方麵分別予以分析（xī）。

1. 通過對原（yuán）材料（liào）進行表麵處理，如對原材料（liào）進行磷（lín）化、噴塑或其他表麵處理，使被成形材料表麵形成一層非金屬膜層，可以大大減輕或消除工件的拉傷，這種方法往往成本較高，並需要添加另外的生產設備和增加生產工（gōng）序，盡管這（zhè）種方法有時（shí）有些效果（guǒ），實（shí）際生產中應（yīng）用卻很少。

2.在模具與成形材（cái）料之間加一層PVC之類的薄膜，有時也可以（yǐ）解決工件的拉傷問題（tí）。對於生產線，通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，每生產一件工件需加一張薄膜，影響生產效率，此方法一般成本也很高，還會產生大量廢料，對於小批量的大（dà）型工件的生產采（cǎi）用此（cǐ）種方法是可取的。在一些（xiē）成形負荷很小的（de）場合，有時通（tōng）過（guò）添加潤滑油或（huò）加EP(極壓（yā）)添（tiān）加劑的潤滑油就可以解決工件的拉傷問題。

3. 模具方麵（miàn）通過改變模具凸、凹模材料或對模具凸、凹模進（jìn）行表麵處理，使被（bèi）成形材料與凸、凹模（mó）這對接觸副性質發生（shēng）改變。實踐表（biǎo）明，這是解決拉傷問題經（jīng）濟而有效的方法，也是目前廣泛采用的方法。

（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，由這種材料製作的凸、凹模抗拉傷性能很高，存在的問題是材料成本高，不易加工，對（duì）於較大型的模具，由於燒製大型硬質合金塊較（jiào）困難，即使燒製成功，加工過程中也有可能出現開裂（liè），成材率低，有些幾（jǐ）乎難（nán）以成形。此外硬質合金性脆，搬運、安裝使用過程（chéng）中都要極（jí）其（qí）小心，稍有不慎就有可能（néng）出現崩塊或開裂而報廢（fèi）。另外，由於硬質合（hé）金的（de）組織結構是由硬質的碳化鎢顆粒和軟的粘結（jié）相鈷所組成，硬質碳化鎢顆粒的耐磨抗咬合性能很（hěn）高，而鈷相由於硬度很低，耐磨性能較差，使用過程中鈷相會優先磨損，使凸、凹模表麵形成凹凸不平，如此生產出來的工件表麵也會出現拉痕，此時需對模具凸、凹模表麵進行研磨拋（pāo）光後方（fāng）可進行再生產。采用合適的銅基合金也（yě）可解決工（gōng）件的拉傷問題，但銅基合金一般硬度較低，易出現磨損超差（chà），在大批量（liàng）生（shēng）產的情況下，這種材料的性價比較低。對於較大型的模具，如（rú）汽車覆蓋（gài）件的成形模具，大量采用了合金（jīn）鑄鐵，鑄鐵隻能減輕工（gōng）件的拉傷，無法消除拉傷問題，要徹底解決拉傷問題（tí）需輔以滲氮，鍍硬（yìng）鉻等表麵處（chù）理。但如此製作的（de）模具往往壽命比（bǐ）較短，在使用一段（duàn）時間後，如出現拉傷，又（yòu）需修模（mó）並重新進行表麵處（chù）理。

（2）通過對模具進行（háng）表麵處理特別是對模具凸、凹模進行表麵（miàn）超硬化處理是解決（jué）工件（jiàn）表（biǎo）麵拉傷問題經濟而有（yǒu）效的（de）方法。表麵處理方法有多種，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（shèn）氮、滲硼、滲硫等；表麵超硬（yìng）化（huà）處理（lǐ）方麵有化學氣相沉積(CVD)、物理（lǐ）氣（qì）相沉積(VVD)、物理化學氣相沉積(PvD)、"ID覆層（céng）處理（lǐ）。電鍍、化學（xué）鍍、刷鍍是通過電化學或化學反應的（de）方法，在工件表麵形成合金鍍層，工藝不同。合金鍍層（céng）性能各異。就耐（nài）磨抗咬合（hé）用途（tú），目前應用較多（duō）的是鍍硬鉻、化學鍍鎳（niè）磷、刷（shuā）鍍鎳鎢合金等（děng）。對於成形負荷較輕或大（dà）型模具（jù）采（cǎi）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（shì）一方麵由於表麵硬（yìng）化層的硬度較低，容易出現磨損，而鍍層一旦磨（mó）損，拉傷又會出現。另一（yī）方（fāng）麵（miàn），鍍層與基體（tǐ）材料機械結合，在（zài）負荷較大的場合，有時使用（yòng）幾次鍍層就會剝落（luò），而鍍層一旦剝落（luò），其功效也就失去。化學熱處理是（shì）將工件放入含某種或某幾（jǐ）種化學元素的（de）介（jiè）質中加熱保溫，通過工件與介質的物理化學作用，將這種或這幾種元素滲入工（gōng）件表麵，然後（hòu）以適當的方（fāng）式冷卻，從而改變了工件表麵的成分和組織結構，並賦予工件不同的物理、化學和機械性能。化學熱處理的種類很多，根據所滲元素（sù）不同分類為：各種滲碳、各（gè）種滲氮、各（gè）種氮碳或碳氮共滲（shèn）、滲硼、滲硫、滲（shèn）鋁、滲鋅、滲（shèn）其他各種金屬等。以耐磨（mó）、減摩、抗拉傷為目的的化學熱處（chù）理目前常用的是（shì）：滲碳、滲氮、滲硼、滲硫幾種。

采用（yòng）合適的模具材（cái）料（liào）輔以滲氮、滲硼（péng）等化學熱（rè）處（chù）理（lǐ）往往具有較常規（guī）鋼製（zhì）模具高（gāo）得多（duō）的抗拉傷（shāng）性能。在缺乏其他（tā）表（biǎo）麵處理工藝方法的情況（kuàng）下，這不適為（wéi）一種較好的選（xuǎn）擇，也是較常用的（de）方法。就滲氮處理（lǐ）而言，滲氮的化合物層（céng）具有很高的抗拉傷性能，但由於其（qí）硬化效果有限(一般l200Hv以下)，且（qiě）化合物層較薄(10 V-m左右)，其（qí）耐磨性有限，而化合物層一旦磨損，拉傷又會出現，所以在大批量生產過程中滲氮處理往往（wǎng）還無法滿足生產要（yào）求。就滲硼（péng）工藝而言，其硬化層硬度可達1800 HV，耐磨性較高，但依據經驗，滲硼質量的穩（wěn）定性和滲硼工件變形較大以（yǐ）及滲硼層抗拉傷性能較差是製約該技術在成形類（lèi）模具上應用的幾個重要因（yīn）素。滲硫技術具（jù）有較高的減牽陛能，在一些場合也取（qǔ）得了較好（hǎo）的效果，但對於負荷較（jiào）大的成形類模具，效果有限。表麵超硬化處理是指化學氣相（xiàng）沉積(L、，D)、物理氣相沉（chén）積(Ev'D)、物理化（huà）學氣相沉積(PVD)、"]-l-J覆層處理。這幾種表麵處理的共同特（tè）點是都可以在（zài）工件表麵形成2 000 HV以上的硬化層，並具有極（jí）高的耐磨抗咬合等性能。實踐證明，化學氣相沉積（jī）(O／D)、"ID覆層處理技術是目前解決工件（jiàn）拉傷效果最（zuì）好的方法。而（ér）經物理氣相沉積(PVD)和物理化學氣相沉（chén）積(PCVD)的工件，雖然其表麵硬度也可達到2 000-3 000 HV，甚至更高，表麵硬（yìng）化（huà）層也具有（yǒu）極高（gāo）的耐磨、抗拉傷性能，但由於其膜基結合（hé）力較CYD和TD覆層處理差距較大，往往在使用過程中過甲（jiǎ）j脫落，發揮不出表麵超硬化層的性能特點，因此這兩種方法除在載荷較小的情況（kuàng）下有可能具有效果J'l、，一般的成形類模具很難有（yǒu）滿意的（de）效果。

（3）化學氣相沉積(CVD)的碳（tàn）化鈦c)或（huò）碳（tàn）氮化鈦( )之類的（de）材料、具有極高的硬度(3 000I-IV以上)，加上（shàng）其膜基結合力（lì）很高，具有比一般模具材（cái）料（liào）或經其他（tā）表麵處理後高得多的耐（nài）磨、抗拉份陛能。能夠數倍至幾十倍地提高模具的使用壽命。其缺點是處理溫度高．工件變形大．上件CVD處理完以後．需另（lìng）外重新加熱淬火。而表麵沉積層在空（kōng）氣中於400～500℃以上的溫度下加熱（rè）會氧化．因此後（hòu）續工序要求嚴格，稍有不（bú）慎（shèn），表麵硬化層就會遭受破壞．嚴藿製約了其在鋼模上的（de）應甩，而主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（fàng）物對環境汙染較大。"ID覆層處理國內又名熔鹽滲金屬、滲釩（fán）等。其原理是通過熱擴散作用於工件表麵（miàn）形成一層數微米至數十（shí）微米的碳（tàn）化釩覆層。

"ID覆（fù）層處理的主要特點是：

①覆層（céng）硬度高．硬度可達3000I-IV左右．具有極高的耐磨、抗拉傷、耐蝕等性（xìng）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（hé），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．這一點特別適合（hé）於各類（lèi）模具鋼材；④ID覆層處理可（kě）以重複進行。

大量的實踐證明。在成形類模具上采用該技術具（jù）有其他（tā）表麵處理無法比擬的使用效果，在一些場合具有比硬質合金（jīn）更好的效果。由於ID覆層處理技術的設備相對而言比較簡單（dān），成本較低．無公害，目前該技術在日本、美國等都已得到（dào）廣泛的應（yīng）用（yòng） 國內70年代即（jí）已開始研（yán）究該技術．到目（mù）前已有數（shù）十家單位對（duì）該技術進行（háng）過研究。通過（guò）十餘年的科研和實踐．已使該技術達到長期（qī）穩定生產的要求（qiú）．並已成功應用到汽車、家電、五餘（yú）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（děng）類模具上，取（qǔ）得了極優的使用效果。綜上所述，解決工件及模具凸、凹模表麵拉傷問題的方法很多，對於具體的（de）個案，應根據工件和載荷大小、生產批量、被加（jiā）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方法（fǎ）中，以采用硬質合金為模具材料和對模具凸、凹模表麵進（jìn）行化學氣相沉積(CVD)、TD覆層（céng）處理為最好（hǎo）。其（qí）中又以"ID覆層處理性價比最高。

總之：工件拉（lā）傷（shāng）問題是粘著磨損的結果，解決工件拉傷（shāng）問題的方法（fǎ）較多，應（yīng）根據具體（tǐ）情況予以選擇。一般（bān）情況下．采用硬（yìng）質（zhì）合金為模具材料，對模具凸、凹（āo）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效最經濟的方法（fǎ）。