五（wǔ）金模具拉傷的原因及解決措施

工件成形過程中（zhōng）拉傷（shāng）產生的原（yuán）因主要有以下兩種：

一（yī）是由於（yú）模具凸、凹模表麵的宏觀機械凹凸不平或被成形（xíng）材料（liào）與模（mó）具凸、凹模表麵之間夾雜其他硬質顆粒，都會（huì）在工件表麵或模具凸、凹模表（biǎo）麵形成機械的磨損（sǔn），解決方法是對模具凸、凹模（mó）表麵進行仔細研磨加工，並加強生產環境的管理。

二是由於工件（jiàn）表麵與模（mó）具凸、凹模表麵（miàn）粘著磨損而形成的拉傷，也是生產中最常見的（de）又不容易解決的（de）一種狀況，以下詳細分析粘著磨損的產生及減少粘著磨損的（de）一些基（jī）本措施。解（jiě）決（jué）模具及工件成形過程中（zhōng）的拉傷（shāng）問（wèn）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（chū）發點。以下就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（mó）具方麵分別予以分析。

1. 通（tōng）過（guò）對原材料進（jìn）行表麵（miàn）處理，如對原材料進行磷化、噴塑或其他表麵處（chù）理，使被成形材料表麵形成一層非金屬膜層，可以大大減（jiǎn）輕或消（xiāo）除工件（jiàn）的拉傷，這種方法往往成本較高，並需要添加另外（wài）的生產設備和增加生產工序，盡管這種方法（fǎ）有時有（yǒu）些效果，實際生產（chǎn）中應用卻很少。

2.在模具與成形材料之間加一層PVC之（zhī）類（lèi）的薄（báo）膜，有時也可以解決工（gōng）件的拉傷問題。對於（yú）生（shēng）產線，通過機（jī）構可以達到連續（xù）供給薄膜，而對於周期生產的衝壓（yā）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（yī）般（bān）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（fāng）法（fǎ）是可取的。在一些成（chéng）形負荷很小的場合，有時通過添加潤滑油或加EP(極壓)添加劑的潤滑油（yóu）就可以解決工件的拉傷問題。

3. 模具方麵通（tōng）過改變模具（jù）凸、凹模材（cái）料或對模（mó）具凸、凹模進行表麵處理，使（shǐ）被成形材料與凸、凹模這對接觸副性質發生改（gǎi）變。實踐表明，這（zhè）是解決拉傷問題經濟而有效的方法，也是（shì）目前廣泛采用的方法。

（1）從模具（jù）凸、凹模材料入手解決工件的拉傷問（wèn）題，可以采用硬質（zhì）合金，一般（bān）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，對於較大型的模具，由於燒製大型硬質合金塊較困難，即使燒製成功，加工過程中也有可（kě）能出現開裂，成材（cái）率低，有些幾乎（hū）難以成形。此外硬質合金性脆，搬運、安裝使用過程中（zhōng）都（dōu）要極其小心，稍有不慎就有可能出現崩（bēng）塊或（huò）開裂而報廢。另外，由於硬質合金的組織結構是（shì）由硬質的碳化鎢顆粒（lì）和軟的粘結相鈷所組成，硬質碳（tàn）化鎢顆粒的耐磨抗咬合性能（néng）很（hěn）高，而鈷相由於硬度（dù）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（āo）凸不平，如此生產出來的工件表（biǎo）麵也會出現（xiàn）拉痕（hén），此時需對模具凸、凹模表麵進行研磨拋光後方可（kě）進行再生產（chǎn）。采用合適（shì）的銅基合金也可解決工（gōng）件的拉傷（shāng）問題，但銅基合金一般（bān）硬（yìng）度較低，易出現磨損超差，在大批量生產的情況下，這種材料的（de）性價比（bǐ）較低。對於較（jiào）大型的模具（jù），如汽車覆蓋（gài）件的成形模具，大量采用了合金鑄鐵，鑄鐵（tiě）隻能減輕工件的拉（lā）傷，無法消除拉（lā）傷問題，要徹底解決拉傷問題需輔以滲氮，鍍硬鉻（gè）等表麵處理。但如此製作（zuò）的模具往往壽（shòu）命比較短，在使用一段時間後，如出現拉傷，又需修模並重新進行表麵處理。

（2）通過（guò）對模具進行表麵處理特別是對模（mó）具（jù）凸、凹模進行表麵超硬化處理是解決工件表麵拉傷問題（tí）經濟而（ér）有效的方法。表（biǎo）麵處理方法有多種，比較（jiào）常用的有：鍍層方麵有鍍硬鉻、化學鍍鎳（niè）磷、刷鍍特種合金等；化學熱處理方麵有各類滲氮、滲硼、滲硫等；表麵（miàn）超硬化處理方麵有化（huà）學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積（jī）(VVD)、物理化學氣相沉（chén）積(PvD)、"ID覆層處理（lǐ）。電鍍、化學鍍、刷鍍是通過電化學（xué）或化學（xué）反應的方法，在工件表麵形成合金鍍層（céng），工藝不同。合金鍍層性能各異。就耐磨抗咬合（hé）用途，目前應用較多的是鍍硬鉻（gè）、化學鍍鎳磷、刷鍍鎳鎢合金等。對（duì）於成形負荷較輕或大型（xíng）模（mó）具（jù）采用這些方法有時（shí）可以取得一定的效果。這類表麵處理存在的問題是一方麵由於表（biǎo）麵硬化層的硬度（dù）較低（dī），容易出現磨損，而鍍層一（yī）旦磨損，拉傷又會出現。另一方麵，鍍層與基體材料機械結合，在負（fù）荷（hé）較大的場合，有時使用幾次鍍層就（jiù）會剝落，而鍍層一（yī）旦（dàn）剝落，其功效也就失去。化學熱處理是將工件放（fàng）入含某種或某幾種（zhǒng）化學元素的介質中加熱保溫，通過（guò）工件與介質的物理化（huà）學（xué）作（zuò）用，將這種或這幾種元素滲入工（gōng）件表麵，然後以適當的方式冷卻，從（cóng）而改變了工件表麵的成（chéng）分和組織結構，並賦予工（gōng）件不同的物（wù）理、化學和機械性能。化學熱處理的種類（lèi）很多，根據所滲元素不同分類為：各種滲碳、各種滲氮、各種（zhǒng）氮碳或碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鋅（xīn）、滲其他各種金屬等（děng）。以耐磨、減摩、抗拉傷為目的的化學熱（rè）處（chù）理目前常用的是：滲碳、滲氮、滲硼、滲硫幾種。采用合適的模具材料輔以（yǐ）滲氮、滲硼等化學（xué）熱處理往往具有較常規鋼製模具高得多的抗拉傷性能（néng）。在缺乏其他表（biǎo）麵處理工藝方法（fǎ）的情況下，這不適為一（yī）種較好的選擇，也是較常用的方法（fǎ）。就滲氮處理（lǐ）而言，滲氮的化合物層具有很高（gāo）的抗拉傷性能，但由於其（qí）硬化效果有限(一般（bān）l200Hv以下)，且（qiě）化合物層較薄(10 V-m左右（yòu）)，其耐磨性有限，而化合物層（céng）一旦磨（mó）損，拉傷又會出（chū）現，所以在大（dà）批量生（shēng）產過程中滲（shèn）氮處理往往還無法滿足生產要（yào）求。就（jiù）滲硼工藝而言（yán），其（qí）硬化層硬度可達1800 HV，耐磨性較高，但依據經驗，滲硼質量的穩定性和滲硼（péng）工（gōng）件變形較大以及滲硼層抗拉傷性能（néng）較差是製約該技術在成形類模具上應用的幾個（gè）重要因素。滲硫技術具（jù）有較高的（de）減牽陛能，在（zài）一些場合也取（qǔ）得了較好的效果，但對於負荷較大的成（chéng）形類模（mó）具，效果有（yǒu）限。表麵超硬（yìng）化處（chù）理是指化學氣相沉積(L、，D)、物理（lǐ）氣相沉積(Ev'D)、物（wù）理（lǐ）化學氣相沉積(PVD)、"]-l-J覆層處理。這幾種表麵處理的共（gòng）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（jù）有（yǒu）極高（gāo）的耐磨抗咬合等性能。實踐證明，化學氣相沉積(O／D)、"ID覆層（céng）處理技術是（shì）目（mù）前解（jiě）決工件（jiàn）拉傷（shāng）效果最好的方法。而經物理氣（qì）相沉積(PVD)和物理（lǐ）化學氣相沉積（jī）(PCVD)的（de）工件，雖然其表麵硬度也（yě）可（kě）達（dá）到2 000-3 000 HV，甚至更高，表麵硬化（huà）層也具（jù）有（yǒu）極高的耐磨、抗拉傷性能，但由於其膜（mó）基結合力較CYD和TD覆（fù）層處理差（chà）距較大（dà），往往在使用過程中過甲j脫（tuō）落，發揮不出表麵超硬化（huà）層的性能特點，因此這兩種方法除在（zài）載荷較小的情況下有可能具有效果J'l、，一（yī）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、具有極高（gāo）的硬度(3 000I-IV以上)，加上其膜基結合力很高，具（jù）有比一般模具材料或經（jīng）其他表麵處理後高得多的耐磨、抗（kàng）拉份陛能。能夠數倍至幾十倍地提高模具的使用壽命（mìng）。其缺點是處理溫度高．工件變形大．上件CVD處理完以後．需另外重新加熱淬火。而表麵（miàn）沉（chén）積層在空氣中於400～500℃以上的（de）溫（wēn）度下加熱會氧化．因此後續工序要求嚴格，稍有不慎，表麵硬化層就會遭受破壞．嚴藿製（zhì）約了其在鋼模（mó）上的應甩，而主要應用於硬（yìng）質合金等無相變的材料（liào）。此（cǐ）外．CVD處理過程中（zhōng）的排放物對環境汙（wū）染（rǎn）較大。"ID覆層（céng）處理國內又名（míng）熔鹽滲金（jīn）屬、滲釩等。其原理是通過熱擴散作用於工（gōng）件表麵形成（chéng）一層數微米至（zhì）數十微米的碳化釩覆層。"ID覆層處理的（de）主要（yào）特點是：

①覆層硬度高．硬度可達3000I-IV左右（yòu）．具有極高的耐（nài）磨、抗拉傷、耐蝕等性能；

②由於是通過擴（kuò）散形成的，所以覆層與（yǔ）基體具有冶金結合，這（zhè）一點在成形類模具上的應用極（jí）其重要；

③ID覆層（céng）處（chù）理後可以直接（jiē）進（jìn）行淬（cuì）火．這一點（diǎn）特別適（shì）合於各類模具鋼材；④ID覆層處（chù）理可以重複進行。

大量的（de）實踐證明。在成（chéng）形類模具上采用該技術具有其他表麵處理（lǐ）無法比擬（nǐ）的使用效果，在一些場合具有比硬質合金更（gèng）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（dī）．無公害，目前該技術在日本、美國等都已得到（dào）廣泛（fàn）的應用 國內70年代即已開始（shǐ）研究該技術（shù）．到目前（qián）已有數（shù）十家單位對該技術（shù）進行過研究。通過十餘（yú）年的科研和實踐（jiàn）．已（yǐ）使該技術達到長期穩定生（shēng）產的要求．並已（yǐ）成功（gōng）應用到汽車、家電、五餘製管、冶金等行業的拉伸（shēn）、彎曲、翻（fān）邊、輥壓成形、冷鐓、粉末冶（yě）金等類模具上，取（qǔ）得了極優的使用效果。綜上所述，解決工件（jiàn）及模具凸、凹模表麵拉傷問題的方法（fǎ）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（qíng）況選擇（zé）相應的方法。在所有（yǒu）解決（jué）拉傷問題的方（fāng）法中，以采用硬（yìng）質合金為模具材料和（hé）對（duì）模具凸、凹模（mó）表麵進行化學氣相沉積(CVD)、TD覆（fù）層（céng）處理為最好。其中又以"ID覆層處理性（xìng）價比最高。

總之：工件拉傷問題是粘著磨損的結果（guǒ），解決工（gōng）件拉傷問（wèn）題的方法較多，應根據具體情（qíng）況予以選擇。一般情況下．采用硬質合金為模具材料，對（duì）模（mó）具（jù）凸、凹模表麵進行化學氣相沉積和TD覆層（céng）處理（lǐ）足解決工件

及模具凸（tū）、凹模表麵拉傷問題最有效最經濟的（de）方法。