五金模具拉傷的原因及解決措施

工件成形過程中（zhōng）拉傷產生的原（yuán）因主要有以下兩（liǎng）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料與（yǔ）模具凸、凹模表（biǎo）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磨損（sǔn），解決方法是對模具凸、凹模表麵進行仔（zǎi）細研磨加工，並加強生產環境的管理。

二是由於工件（jiàn）表麵與模具凸、凹模表麵粘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（yī）種狀況，以下詳細分析粘著磨損的產生（shēng）及減少粘著磨損的一（yī）些基本措施。解決模具及工（gōng）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，通過改變接觸副的性質作為出發點。

以下就構成此對接觸副的（de）三方，即被成（chéng）形工件的原材料方麵、工件與模（mó）具之間、模具方麵（miàn）分別予以分析。

1. 通過對原材料進行表麵處理，如對原材料進行磷化、噴塑或其他表麵處（chù）理，使被成形材料表麵（miàn）形成一層（céng）非金屬膜層，可以大大減輕或消除工件的拉傷，這種（zhǒng）方法往往成本較（jiào）高，並需要添加另（lìng）外的生產（chǎn）設備和增加生產（chǎn）工序（xù），盡管這種方法（fǎ）有時有些效果，實際生（shēng）產中（zhōng）應用卻很少。

2.在模具與成形材料之（zhī）間加一層PVC之類的薄膜，有時也可以解決工件的（de）拉傷問題。對於生產線，通過機構可以達到連續供給薄（báo）膜，而對（duì）於周期生（shēng）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（cǐ）方法一般成本也很高，還會產生大量廢料，對於小（xiǎo）批量（liàng）的大（dà）型工件的生產采用此種方法是（shì）可取的。在一些成形負荷很小的場合，有時通過添加潤滑油或加EP(極（jí）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具凸、凹（āo）模材料或對模具凸、凹模進行表麵（miàn）處理，使被成形材料與凸、凹模這對接觸（chù）副性質發（fā）生改變。實踐表明，這是解決拉傷問題（tí）經濟而有效的方法，也是目前廣泛采用的方法。

（1）從（cóng）模具凸、凹模（mó）材料（liào）入手解決工件的拉傷（shāng）問題，可以采用硬質合金，一般情況下，由這（zhè）種材料製作的凸、凹模抗拉傷性（xìng）能很高，存在的問題是材（cái）料成本高，不易加工（gōng），對於較大（dà）型的模具，由於燒製大型硬質合金（jīn）塊較困難，即使燒製成功，加工過程中也有可能出現開（kāi）裂，成材率低，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（jí）其小心，稍有不慎就有可能出現崩塊（kuài）或開裂而報廢。另外，由（yóu）於硬質合金（jīn）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（lì）的耐（nài）磨抗咬合性能很高，而鈷相由於硬度很低，耐（nài）磨性能較差，使用過程中（zhōng）鈷相會優先磨損，使（shǐ）凸（tū）、凹模（mó）表麵形成凹凸不平，如此生產出來的工件（jiàn）表麵也（yě）會出現拉痕，此時需對模具凸、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決工件的拉傷（shāng）問題，但銅基合金（jīn）一般硬度（dù）較低，易出現磨損超差，在大批量生產的情（qíng）況下，這種材料的性價比較低。對於（yú）較大型的模具（jù），如汽車覆蓋件（jiàn）的成形模具，大量采用了合金（jīn）鑄鐵，鑄鐵隻能減輕工件的拉傷，無法（fǎ）消除拉傷問題，要徹底解決拉傷問題需輔以滲氮，鍍硬鉻等表麵處理。但如此製作的模具往（wǎng）往壽命比較短，在使用一段時間後，如出現拉（lā）傷，又需修模並重新進行表（biǎo）麵處（chù）理。

（2）通過對（duì）模具進行表麵處理特別是對模具凸、凹模進行表麵超硬化處理是解決工（gōng）件表麵（miàn）拉傷（shāng）問題經濟而有效的方法。表麵（miàn）處理方法有多種，比較常用的有：鍍層（céng）方麵有鍍硬鉻、化學鍍（dù）鎳（niè）磷、刷鍍特種合金等；化學熱處理方麵有各類滲氮、滲硼（péng）、滲硫等；表麵超硬化處理方麵有化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(VVD)、物理化學氣相沉積(PvD)、"ID覆層（céng）處理。電鍍、化學鍍、刷鍍是通過電化學（xué）或化學反應的方法，在工件表麵形成合金鍍層，工藝不同。合金鍍層性能各（gè）異。就耐（nài）磨（mó）抗咬合用途，目前應用較多的是鍍硬鉻、化學鍍鎳磷（lín）、刷鍍鎳（niè）鎢合（hé）金等。對於成（chéng）形負荷較輕或大型（xíng）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（lǐ）存在（zài）的問題是一方麵由（yóu）於表麵硬化層的硬度較低，容易出現磨損，而（ér）鍍層一（yī）旦磨損（sǔn），拉傷又會（huì）出現（xiàn）。另一方麵，鍍層與基（jī）體材料機械結合，在負荷（hé）較大的場合，有時使用幾次鍍層就會剝落，而鍍層一旦剝落，其（qí）功效也就失去。化學熱處理是將工件放入含（hán）某種或某幾種化學元素的（de）介質中加熱保溫，通過工件與介質的物理化學作（zuò）用，將這種（zhǒng）或這幾種元素滲入工件表麵，然後以適當的方式冷（lěng）卻，從而改變了工件表麵的成分（fèn）和組織結構，並賦予（yǔ）工件不同的物理、化學和機械性能。化學熱（rè）處（chù）理的種類很多，根據所（suǒ）滲元素不同分（fèn）類為：各種滲碳、各種滲（shèn）氮、各種氮碳或碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲鋁、滲（shèn）鋅、滲其（qí）他（tā）各種金屬等。以（yǐ）耐磨、減摩、抗拉傷為目的的化學熱處理（lǐ）目前常用的是：滲碳、滲氮、滲硼、滲硫幾種。

采用合適的模具（jù）材料輔以滲氮（dàn）、滲硼（péng）等化學熱處理往（wǎng）往具有較常規（guī）鋼製模具高得多的抗拉傷性能。在缺乏其他表麵處理工藝方法的情況下（xià），這不適為一種（zhǒng）較好的選擇，也是較常（cháng）用的方（fāng）法。就滲氮處（chù）理而（ér）言，滲氮的化合物層具有很高的抗拉傷性能，但由於其硬化效果有限（xiàn）(一般l200Hv以（yǐ）下)，且化合物層較薄(10 V-m左右)，其耐磨性有限，而化合物層一（yī）旦磨損，拉傷又會出現，所以在大（dà）批量生產過程中滲氮處理往往還無法滿（mǎn）足生產要求（qiú）。就（jiù）滲硼工藝而言，其硬化層硬度可達1800 HV，耐磨性較高，但依據經（jīng）驗，滲（shèn）硼質（zhì）量的穩定（dìng）性和滲硼工件（jiàn）變形較大以及滲硼層抗拉傷性能較差是製約該技術在成形類模具上應（yīng）用的幾個（gè）重要因素。滲硫技術具有（yǒu）較高的減牽陛能（néng），在一些（xiē）場合也（yě）取得了較好的效果，但對於負荷（hé）較大（dà）的成形類模具（jù），效果有限。表（biǎo）麵超硬化處理是指化學氣（qì）相（xiàng）沉積（jī）(L、，D)、物理氣相沉積(Ev'D)、物（wù）理化學氣（qì）相沉積(PVD)、"]-l-J覆層處理。這幾種表麵（miàn）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，並具有極高的耐磨抗咬合等性能。實（shí）踐（jiàn）證明，化學氣相沉積(O／D)、"ID覆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（qì）相沉積(PVD)和物理化學氣相沉積(PCVD)的工（gōng）件，雖然（rán）其表麵硬度也可達到2 000-3 000 HV，甚至更高，表麵硬化層也具有極高的耐磨、抗拉傷性能，但由於其膜基結合力較CYD和（hé）TD覆層處理差距較大，往往在（zài）使用過程中過甲（jiǎ）j脫落，發揮不出表麵超硬化（huà）層（céng）的性能特點，因（yīn）此這兩種方法除（chú）在載荷較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的效果。

（3）化學氣相沉積(CVD)的碳化鈦c)或碳氮化鈦( )之類的材料（liào）、具有極高的硬度(3 000I-IV以上（shàng）)，加上其膜基結合力很（hěn）高，具有比（bǐ）一般模具材料或經其他表麵處理後高得多的耐磨、抗拉份陛能。能夠數倍（bèi）至幾（jǐ）十倍地提高模具的使用壽命。其缺點是處理溫度高（gāo）．工件變形大．上件CVD處理完以（yǐ）後．需另外重（chóng）新加（jiā）熱淬火。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（gé），稍有不（bú）慎，表（biǎo）麵硬化層就會遭受破壞．嚴（yán）藿製約了（le）其在鋼模上的應甩，而（ér）主要應用於硬（yìng）質合金等無相變的（de）材料。此外．CVD處理過程中的（de）排放物對環（huán）境汙染較大。"ID覆層處理國內又（yòu）名熔鹽滲（shèn）金屬、滲釩等。其原理是通過熱擴散作用（yòng）於（yú）工件表（biǎo）麵形成（chéng）一層數微米至數十微米的碳化釩覆層。

"ID覆層處（chù）理的主要特（tè）點是：

①覆層硬度（dù）高．硬度可達（dá）3000I-IV左（zuǒ）右（yòu）．具有極高的耐磨（mó）、抗拉傷、耐蝕等性能；

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

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

大量（liàng）的實踐證明。在成形類模具上（shàng）采用該技（jì）術具有其（qí）他表麵處理（lǐ）無法比擬的使用效果，在一些場合具有比硬質（zhì）合金更好的效果。由於ID覆（fù）層（céng）處理技術（shù）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（měi）國等都已得到廣泛的應用 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。通過十餘年的（de）科研和實踐．已（yǐ）使該（gāi）技術達到（dào）長期穩定（dìng）生產的要求．並已成功應用到汽車、家電、五餘製管、冶金等行業的拉伸、彎曲、翻邊、輥壓成形、冷（lěng）鐓、粉末冶金等類模具（jù）上，取得了（le）極優的使用效果。綜上所（suǒ）述，解決工件及模具凸、凹模表麵拉（lā）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（xiǎo）、生產批量、被加工（gōng）材料的種類等（děng）情況選擇相應（yīng）的方法。在所有解決拉傷問題的方法中，以采用硬質合金為模具（jù）材料和對模具凸、凹模表（biǎo）麵進行化學氣相沉積(CVD)、TD覆層處理為（wéi）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，解決工件拉傷問題的方法較多，應根據具體情況予以選擇。一般（bān）情況下．采用硬質合金為模具材料，對模具凸、凹模表麵進（jìn）行化學氣相沉積和TD覆層處理足解決工（gōng）件及模具凸、凹模表麵（miàn）拉傷問（wèn）題最有效最經濟的方法。