五金模具拉伤的原因及解决措施

工（gōng）件成形过程中（zhōng）拉伤产生的原因主要有以下两种：

一是由于模具凸、凹模表面的宏观机械凹凸（tū）不平或被成形（xíng）材料与模具凸、凹模表（biǎo）面之间（jiān）夹（jiá）杂其（qí）他硬质颗粒，都会在工件表面（miàn）或模（mó）具凸、凹模表面形成机械的磨损，解（jiě）决方（fāng）法是对模具凸、凹模表面进行仔细研磨加工，并加强生产（chǎn）环境的管理。

二是由于工件表面（miàn）与模具凸、凹模表面粘着磨损而形成的拉伤，也是生产中最常见的又不容（róng）易解决（jué）的一种状况，以下详细分析（xī）粘着磨损的产生及减少粘着磨损的一（yī）些基本措施。解决模具及（jí）工件成形过程中的拉伤问题应依照减小粘着（zhe）磨损的基本原则，通过改变接触副（fù）的性（xìng）质作为出（chū）发点。

以下就构成此对接触副的三方，即（jí）被（bèi）成形工件的原材料方面、工件与模具之间（jiān）、模具方面分别予以分析。

1. 通过对原材料进行表面处（chù）理，如对原材（cái）料进行磷化、喷塑或其他表面处理，使被成形材料表面形成一层非金属膜层（céng），可以大大减轻或消除工件的拉伤，这种方法往往成本较高，并（bìng）需要添加另（lìng）外的生产设备和增加生产工序，尽管（guǎn）这种方法有时有些效果（guǒ），实际生产中应用却很少。

2.在模具与成形材料之间加一层PVC之类的薄膜，有（yǒu）时也可以解（jiě）决工件的拉伤问题。对于生产线（xiàn），通过机构可以达到（dào）连续供给薄膜，而对（duì）于周期生产的冲压设备，每生产一件工件需加一张薄膜，影响生产效率，此方（fāng）法一般（bān）成本也很高，还会产生大量废（fèi）料，对于小批量的大（dà）型工件的生产采用此种方法是可取的。在一些成形负（fù）荷很小的场合，有时通过添加润滑油或加EP(极压（yā）)添加剂的润（rùn）滑油就可以解决工件（jiàn）的拉伤问题。

3. 模具方面通过改变模具凸、凹模材料或对模具凸、凹模进行表面处理，使被成形材料与凸、凹模这对接触副性质发生改变。实践表明，这是解决（jué）拉伤（shāng）问（wèn）题（tí）经济而有（yǒu）效的方法，也是目前（qián）广泛采（cǎi）用的方法。

（1）从（cóng）模具凸、凹模材料入手解决工件的拉伤问题，可以采用硬质合金，一般情况下（xià），由这种材料制作的凸、凹模抗拉伤性能很高，存在的问题是材料（liào）成本高，不易加（jiā）工，对于较大型的模具，由于烧制大型（xíng）硬质合金块较困难，即使烧（shāo）制成（chéng）功，加工过程中也有可能出现开（kāi）裂，成材率低，有（yǒu）些几乎难以成形。此外硬（yìng）质合金性脆，搬运、安装使用过程中都要极其小心，稍有（yǒu）不慎就（jiù）有可能（néng）出现崩块或开裂而报废。另外，由于（yú）硬质合金的组织结构是由硬质的碳（tàn）化钨颗粒和软的粘结相（xiàng）钴所组成（chéng），硬（yìng）质碳化钨颗粒的耐磨抗咬合性（xìng）能很高，而钴相（xiàng）由于硬度很低，耐磨性能较差（chà），使用过程中钴相会优（yōu）先磨损，使凸、凹（āo）模表面形成凹凸不平，如此生产出来的工件（jiàn）表面也会出现拉痕，此时需对模具凸、凹模表面进行研磨（mó）抛光后方（fāng）可进行再生产。采用合适的铜（tóng）基合金也可解决工件的拉伤问（wèn）题，但铜基合金一般（bān）硬（yìng）度较低（dī），易出现磨损超差（chà），在（zài）大批量生产的情况下，这种材料的性价比较低。对于较大型的模具，如（rú）汽车覆盖件的成形模具，大量采用了合金铸铁，铸铁（tiě）只能减轻工件的拉伤，无法消除（chú）拉伤问题，要彻底解决拉伤问题需辅以渗氮，镀硬铬等表面处理。但如此制作的（de）模具往往寿命比较短，在使用一段（duàn）时间后，如出（chū）现拉（lā）伤，又需修模并重新进行表面处理（lǐ）。

（2）通过对模（mó）具进行表面处理特别是对模具凸、凹模进行表面超硬化处理是解决工件表面拉伤问题经济而有效的（de）方法。表面处理方法有多种，比较常用的有：镀层方面有镀硬铬、化学（xué）镀镍磷、刷（shuā）镀特种合金等；化学热处理（lǐ）方面有各类渗氮、渗（shèn）硼、渗硫等（děng）；表面超硬化处理方面有化学气相沉积（jī）(CVD)、物理气相（xiàng）沉积(VVD)、物理化（huà）学气相沉积(PvD)、"ID覆（fù）层处理。电（diàn）镀（dù）、化学（xué）镀、刷镀是通过电化学或化学反应的方法，在工件表面形成合金镀层，工艺不同。合金镀层（céng）性能各异。就耐磨抗咬合用（yòng）途，目前应用较多的是镀硬（yìng）铬、化学镀镍磷、刷镀镍钨合金等。对于成形（xíng）负荷较轻或大型模具采用这些方法有时可以取得一定的效果。这类表面处理（lǐ）存（cún）在的问题是一方面（miàn）由于表（biǎo）面硬化层的硬度较低，容易出现磨（mó）损，而镀层一旦磨（mó）损，拉（lā）伤又会（huì）出现。另一方面，镀层与基体材料机械结合，在负荷较大的场合，有时使（shǐ）用几次镀（dù）层就会剥落，而镀层一旦剥落，其功效也就失去（qù）。化学热处理是将工件放入含某种或某几种化学元素的介质中加热（rè）保温，通过工件与介质的物（wù）理化学作用，将这种（zhǒng）或这几种（zhǒng）元素渗入工件表面，然后以适当的方式冷却，从而改变了工件表面的成（chéng）分和（hé）组织结构，并赋予工件不同的物理、化学和机械性能。化学（xué）热处理的种类很多，根据所渗（shèn）元素不同分类为：各种渗碳、各种渗氮、各种（zhǒng）氮碳或碳氮共渗（shèn）、渗硼（péng）、渗硫、渗铝（lǚ）、渗锌、渗其他各种金属等。以耐磨、减摩、抗拉伤为目（mù）的（de）的化学热处理（lǐ）目前常用的是：渗（shèn）碳、渗氮、渗硼、渗硫几种。

采用合适的模具材料辅以渗氮、渗硼等（děng）化学热处理往往具有较（jiào）常规钢制（zhì）模具高得多的抗拉伤性能。在缺乏（fá）其他表面（miàn）处理工艺方法的情况下，这不适为一种较好的选择，也是较常用的方法。就渗氮处理而言，渗氮（dàn）的化合物层具有很高的（de）抗拉（lā）伤性能，但由于其硬化效果（guǒ）有限(一般l200Hv以下)，且化合（hé）物层较薄(10 V-m左右)，其耐磨性有（yǒu）限，而化合物层一旦磨损，拉伤又会（huì）出现，所以在（zài）大批（pī）量生产过程中渗氮处理往往还无法满足生（shēng）产要求。就渗硼工艺而言，其（qí）硬（yìng）化层硬度可达1800 HV，耐磨性较高，但依据经验，渗硼质量的稳定性和渗硼工（gōng）件变形较大以及渗硼层抗拉伤性能较差（chà）是制约该技术在成形类模具上应用的几个重要因素。渗硫技术具有较高的减牵陛能，在一些场合也取得（dé）了较好的效果（guǒ），但对（duì）于负荷较大的（de）成形类（lèi）模具，效果有限。表面超硬化处理是指化学气相沉积(L、，D)、物理（lǐ）气相沉积(Ev'D)、物理化学（xué）气（qì）相沉积(PVD)、"]-l-J覆层处理。这几（jǐ）种表面处理的共同特点是（shì）都可（kě）以在工件表面形成（chéng）2 000 HV以上的（de）硬化层，并具有极高的耐磨抗咬（yǎo）合等性能。实践证明，化学气相沉积(O／D)、"ID覆层处理技（jì）术是目前解决工件拉伤效果最好（hǎo）的方法。而经（jīng）物理气相沉（chén）积(PVD)和物理化学气（qì）相沉积(PCVD)的工件（jiàn），虽然其表面硬度也（yě）可达到2 000-3 000 HV，甚至更高，表面硬化（huà）层（céng）也具有（yǒu）极高的耐磨、抗（kàng）拉伤性（xìng）能，但由于其膜基结合力较CYD和TD覆层处理差距（jù）较大，往往在使用过程（chéng）中过甲j脱落，发挥不出表面超硬化层的性能（néng）特点，因此这两种方法除在载荷较小的情况下有可能（néng）具有效果J'l、，一般（bān）的成形类模具很（hěn）难有满意的效果。

（3）化学气（qì）相沉积(CVD)的碳化钛c)或碳氮化钛( )之类的材料、具有极高的硬度(3 000I-IV以上)，加上其膜基结合力很高（gāo），具有比一般模具材料或经其他表面处理后高得多的耐磨、抗拉份陛能。能够数倍至（zhì）几十倍地提高模具的使（shǐ）用寿命。其（qí）缺点是处理温（wēn）度高．工件变形大．上件CVD处理完（wán）以后．需另外重新加热淬火。而表面沉积（jī）层在空气中于400～500℃以上的温度下加热会氧化．因此后续工序要求严格，稍有不慎，表面硬化层就会（huì）遭（zāo）受破（pò）坏．严藿制约了（le）其在钢模上的应甩，而主要应（yīng）用于硬质合金等无相（xiàng）变的材料。此外．CVD处理过程中的排放物对环境污染较大。"ID覆层处理国内又名（míng）熔盐渗金属、渗钒等。其原理是通过热扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的碳化钒覆层。

"ID覆层处理的主要特点是：

①覆层硬度高．硬（yìng）度可达3000I-IV左右．具有极高的耐磨、抗拉伤、耐蚀等性能；

②由（yóu）于是（shì）通过扩散形成的，所以覆层（céng）与基体（tǐ）具有冶金结合，这一点在成形类（lèi）模具上的应用极其重要；

③ID覆层（céng）处理后可以直接进行淬火．这一点特别适合于各类模具（jù）钢材；④ID覆层处理可以重（chóng）复进行。

大量的实践证明。在成形类模具上（shàng）采用该技术具（jù）有其他表面处理无法比拟的使用效（xiào）果，在一些（xiē）场合具有（yǒu）比硬质合金更好的效果（guǒ）。由于ID覆层处理技术的设备相对而言比较简单，成本较低（dī）．无公害，目前该技术在日本、美国等都已得到广泛的应用 国内70年（nián）代即已（yǐ）开始研究该技术．到目前已有数十家（jiā）单位对该技（jì）术进行（háng）过研究。通过十（shí）余年的科研（yán）和（hé）实（shí）践．已使该技术达到长期稳定生产（chǎn）的要求．并已成（chéng）功应用到汽车、家电、五余制（zhì）管、冶金等行业的拉伸、弯曲、翻边、辊压成形、冷镦、粉末冶金等类模具上，取得了极优的使用效果。综上所（suǒ）述，解决工件及模具凸（tū）、凹模表面拉伤问题的方法很多，对于具体的个案，应根据（jù）工件和载（zǎi）荷大小、生（shēng）产批量、被加工材料的种（zhǒng）类等情况选择相应的方法。在（zài）所有解决拉伤问题的方（fāng）法中，以采（cǎi）用硬质合金为模（mó）具材料和对模具凸（tū）、凹模表面进行化学气相沉积(CVD)、TD覆层处理（lǐ）为最好。其中（zhōng）又以"ID覆层处理性价（jià）比（bǐ）最高。

总之：工件拉伤问题是粘着（zhe）磨损的结果，解决工件拉伤问题的方法较多，应根据具（jù）体情况予以选择。一般情况下．采用硬质合金为模具材料，对模具凸、凹（āo）模表面进（jìn）行（háng）化学气相（xiàng）沉积和TD覆层处理足解决工件（jiàn）及模具凸、凹模表面拉伤问题最有效最经济的方法。