五（wǔ）金模具拉傷的原因及解決措施

工件成形過程中（zhōng）拉傷產生的原因主要有以下兩種：

一是（shì）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模具凸、凹模表麵之間（jiān）夾雜其他硬質顆粒，都會在工件（jiàn）表麵或模具凸（tū）、凹模表麵形成機（jī）械的磨（mó）損，解決方法是對模具凸、凹模（mó）表麵進行仔細研（yán）磨加工（gōng），並加強生產環境的管理。

二是由於工件表麵與模具凸、凹模表麵粘著（zhe）磨損而形成的拉傷，也是生產中最常見的（de）又不容易解決的一種狀況，以下（xià）詳細分析粘著磨損的產生及減少粘著磨（mó）損的一些基本措施。解決模（mó）具及工件成（chéng）形過程中的拉傷問題（tí）應（yīng）依照減小粘著磨損的基本原則（zé），通過改變接觸副的性質（zhì）作（zuò）為出發點。

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

1. 通過對原材料進行表麵處（chù）理，如對原材料進行磷化、噴塑或（huò）其他表麵處理，使被成形材（cái）料表麵形成一層非金屬膜層，可以大大減輕或消除（chú）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，盡管這種方法有時有些（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（shāng）問題。對於生產線，通過機構可（kě）以達到連續供給薄膜，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（xiǎng）生（shēng）產效率，此方法一般成（chéng）本也很高，還會產生大量廢料，對（duì）於（yú）小批量的大型工件的生產采（cǎi）用此（cǐ）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、凹模（mó）材（cái）料或對模具凸、凹模進行表麵處理，使被成形材料與凸、凹模（mó）這對接觸副性質發生改變。實踐表明，這是解決拉傷問題經（jīng）濟而（ér）有效（xiào）的方（fāng）法，也是目前廣泛采用的方法。

（1）從模具凸、凹模（mó）材料入手解（jiě）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、凹模抗拉傷性（xìng）能很高，存在的問題是（shì）材料成本高，不易加工，對於較大型的模具，由於燒製大型硬（yìng）質合金塊較困難，即使燒製成功，加（jiā）工過（guò）程中也有（yǒu）可能出現（xiàn）開裂，成材率（lǜ）低，有些幾乎難以成形（xíng）。此外硬質合金性脆，搬運（yùn）、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（kuài）或開裂（liè）而報廢。另外（wài），由於（yú）硬質合金的組織結（jié）構是由硬質的碳化（huà）鎢顆粒和（hé）軟的粘結相鈷所組成，硬質碳化鎢（wū）顆粒的耐磨抗咬合性能很高，而鈷（gǔ）相由於硬度很低，耐磨性能較差（chà），使用過程中鈷（gǔ）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（chū）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（háng）再生產。采用（yòng）合適的銅基合（hé）金也可解決工件的拉傷問題，但銅基合金（jīn）一般硬度較低，易出（chū）現磨損超差，在大批量生產的情況下（xià），這種材料的性價比較低。對於較大型的模具，如汽車覆蓋件的成（chéng）形（xíng）模具，大量采用了合金鑄鐵，鑄鐵隻能（néng）減輕工件的拉傷，無法消（xiāo）除拉（lā）傷問題，要徹底解決拉傷問題需輔以滲（shèn）氮，鍍硬鉻（gè）等表（biǎo）麵處理。但如此（cǐ）製作的模具往往壽命比較短，在使（shǐ）用（yòng）一段時間後（hòu），如出現拉傷，又需修模並重新進行（háng）表麵處理。

（2）通過對模具進行（háng）表麵處理特別是對模（mó）具凸、凹（āo）模（mó）進行表麵超硬化處理（lǐ）是解決工件表麵拉傷問題經濟而有（yǒu）效的（de）方法。表麵處理（lǐ）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（fāng）麵有各類（lèi）滲（shèn）氮、滲硼、滲硫等；表麵超硬化（huà）處理（lǐ）方麵有化學氣相沉（chén）積(CVD)、物理氣相（xiàng）沉積(VVD)、物理化學（xué）氣相沉積(PvD)、"ID覆（fù）層處理。電鍍、化學鍍、刷鍍是通過電化學或化（huà）學反應的方（fāng）法，在（zài）工件（jiàn）表麵形成合金鍍層，工藝（yì）不同。合金鍍層性（xìng）能各異。就耐磨抗咬合（hé）用途，目前應（yīng）用較多的是鍍硬鉻、化（huà）學鍍鎳磷、刷鍍鎳鎢合金等。對於成形負荷較輕或大（dà）型模具采用這些方法有時可以取（qǔ）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。另一方麵，鍍層與基體材料機械結合，在負荷較大的場合，有時使用幾次鍍層就會剝落，而鍍層一旦剝落，其功效也就失去。化學熱處理是將工件（jiàn）放入（rù）含某種或某幾種化學元素的介質中加熱保溫，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（rù）工件表麵（miàn），然後以適（shì）當的方（fāng）式冷卻，從而改變了（le）工件表麵的（de）成分和組織結構，並賦予工件不同（tóng）的物理、化學和機械性能。化學（xué）熱處理的種類很多，根據所滲元素（sù）不同分類為：各種滲碳、各種滲氮、各種氮碳或碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鋅、滲其他各種（zhǒng）金屬（shǔ）等。以耐磨、減（jiǎn）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（péng）、滲硫幾種。

采用合適的模具材料輔以滲（shèn）氮、滲硼等化學熱處理往往具有較常規鋼製（zhì）模具高得多的抗拉（lā）傷性能。在缺乏其他表麵處理工藝方法的情況下，這不（bú）適為一種較好的選擇，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能，但由於其硬化效果有限(一般l200Hv以下)，且化合物（wù）層較薄(10 V-m左右)，其耐磨性有限，而化合物層一旦磨損，拉傷又會出現，所以在大批量（liàng）生產（chǎn）過程中滲氮處理往往還（hái）無法滿足生產要求（qiú）。就滲（shèn）硼工藝而言，其硬化層硬度可達1800 HV，耐磨性較高（gāo），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（shāng）性能較差是製約該技術在成形類模具上應用的幾（jǐ）個重要因（yīn）素。滲硫技術（shù）具有（yǒu）較（jiào）高的減牽陛能，在一些場合也取得了較好的效果，但對於負荷（hé）較大的成形類模具，效果有限。表麵超硬化處理是指化學氣（qì）相沉積(L、，D)、物理氣相（xiàng）沉積(Ev'D)、物理化學（xué）氣相沉積(PVD)、"]-l-J覆層處理。這幾種表麵處理的（de）共同特點是都可（kě）以在工件表麵形成2 000 HV以上的硬（yìng）化層，並具有極高的耐磨抗咬（yǎo）合等性能。實踐證明，化（huà）學（xué）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。而經物（wù）理氣相沉積(PVD)和（hé）物理化（huà）學氣（qì）相沉積(PCVD)的工件，雖然其表麵硬度也可（kě）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（lì）較CYD和TD覆層處理差距較大，往（wǎng）往在使用（yòng）過程（chéng）中過甲j脫落，發揮不出表麵超硬化層的性（xìng）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（jù）有效果J'l、，一般的成形（xíng）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（jí）高的硬（yìng）度（dù）(3 000I-IV以上)，加上其膜基結合力（lì）很高，具有比一般模具材料或經其他表麵（miàn）處理後高得多的耐磨、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（dà）．上件CVD處理完以後（hòu）．需另外重新（xīn）加熱淬火。而表麵沉積層在空氣中於400～500℃以上的溫度下加熱會氧（yǎng）化．因此後續工序要求嚴格，稍有（yǒu）不慎，表（biǎo）麵硬化（huà）層就會遭（zāo）受破壞．嚴藿製約了其在鋼（gāng）模上的應甩，而主要應用於硬質合金等無相變的材料。此外．CVD處理過程中的排放物對環境汙（wū）染較大。"ID覆層處（chù）理國內又名熔鹽（yán）滲（shèn）金屬、滲釩等。其原理是通過熱擴散（sàn）作用於（yú）工（gōng）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覆層硬度高．硬度可達3000I-IV左右．具有極高（gāo）的（de）耐磨、抗拉傷（shāng）、耐蝕等性能；

②由於（yú）是通過擴散形成的（de），所以覆層與基體具有冶金結（jié）合，這一點在成形類模（mó）具上（shàng）的應用極其重要；

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

大量的（de）實踐證明。在成形類模（mó）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（yòng）效果（guǒ），在一些場合具有比硬質合金更好的效果。由於ID覆層處理技術的設備相對而言比較簡單，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（yīng）用 國內70年代即已開始研究該技術．到目前已有數十家單位對該（gāi）技術進行過研究。通過十餘年的科研和實踐．已使（shǐ）該技術（shù）達到長期穩（wěn）定生產的要求．並已成（chéng）功應用到汽車、家電、五餘製管、冶金等行業的（de）拉伸、彎曲、翻邊、輥壓成形、冷鐓（duì）、粉末（mò）冶金等類模具上，取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（shāng）問題的方法很多，對於具體（tǐ）的個案，應根據工件和載荷大小、生產（chǎn）批量（liàng）、被加工（gōng）材料的種類等情（qíng）況選擇相應的方法。在所（suǒ）有解決拉傷問題的方法中（zhōng），以采用硬質合金為模具材料和對（duì）模具凸、凹模表麵進行化學氣相沉（chén）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（jié）果，解決工件拉傷問題（tí）的方法較多，應根據具體情況予（yǔ）以選（xuǎn）擇。一（yī）般情況下．采用硬（yìng）質合金為模具材料，對模具凸、凹模表麵進行化學氣相沉積和TD覆層處（chù）理足解決工件及模（mó）具（jù）凸、凹模表麵拉傷問題最有效最經濟的（de）方法。