工(gōng)件(jiàn)成形過(guò)程中拉(lā)傷產生的(de)原因主要有(yǒu)以下兩種:
一是由於(yú)模(mó)具凸、凹模表麵的宏觀機械(xiè)凹凸不平(píng)或被成形材料與模具凸、凹模表麵之間(jiān)夾雜其(qí)他硬質顆粒(lì),都會在工件表麵或模具凸、凹模表麵形成機械的磨損,解(jiě)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。
二是由於工件表麵與模具凸、凹模(mó)表麵粘著磨損而形(xíng)成的拉傷,也是生產中最常見的又不容易解決的一種狀況,以下詳細分析粘著磨損的(de)產(chǎn)生及減少粘著磨損的一些基本措施。解決模具及工(gōng)件成形過程中的拉傷問題(tí)應依照減小(xiǎo)粘(zhān)著(zhe)磨損的基(jī)本原則,通過改變接觸副的性質作為出發點。以(yǐ)下就構(gòu)成此對接觸副的三(sān)方,即被成形工件的原材料方麵、工件與(yǔ)模具(jù)之間(jiān)、模具方麵分別予以分析。
1. 通過對原材料進行表(biǎo)麵處理,如對(duì)原材料進行磷化、噴塑或其他表麵處理,使被成形材(cái)料表麵形成一層非金屬膜層,可以大大減輕(qīng)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(shēng)產設備和(hé)增加生產工序,盡管這種方法有(yǒu)時有些效果,實際生(shēng)產(chǎn)中應用(yòng)卻很少。
2.在模具與成形材料之間加一層PVC之類的薄膜,有(yǒu)時也可以解決工件的拉傷問題。對於生產線(xiàn),通過機構(gòu)可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(yǐng)響生產效率,此方法一般(bān)成本也很高,還會產生大量(liàng)廢料,對於小批量的大型工件(jiàn)的生產采用此(cǐ)種方法是可取的。在一(yī)些成形(xíng)負荷很小的場合,有時通過添加潤滑油或加(jiā)EP(極壓)添加(jiā)劑的潤滑油就可以(yǐ)解決工件的拉傷問題。
3. 模具方麵通過(guò)改變模具凸、凹模材料或(huò)對模具凸、凹模進行表(biǎo)麵處理,使被成形材料(liào)與凸、凹模這對接觸副性質發生改變。實踐表明(míng),這是解(jiě)決拉傷問題經濟而有效的方(fāng)法,也是(shì)目前廣泛采用的方法。
(1)從模具凸、凹模材料入手解決工件的拉傷問題,可以采用硬質合金,一般情況(kuàng)下,由這種材料製作的凸(tū)、凹模抗拉傷性能很高,存在(zài)的問(wèn)題是材料成本高,不易加工,對於較大型的(de)模具,由於燒製大型硬質合金塊較困難,即使燒製(zhì)成功,加工過程中也有可能出現開裂,成材率低,有(yǒu)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其(qí)小心,稍(shāo)有不慎就有可能出現崩塊或開(kāi)裂(liè)而報(bào)廢。另外,由於硬質合金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,硬質碳化鎢顆粒的耐磨抗咬合性能很高,而鈷相由於硬度很(hěn)低,耐(nài)磨性能較差,使(shǐ)用過(guò)程中鈷相會優先磨(mó)損,使凸、凹模表麵形成凹凸(tū)不平,如此生產出來的工件表麵也會出現拉痕,此時需(xū)對模具凸、凹模表麵進行研磨拋光後(hòu)方可(kě)進行再生(shēng)產。采用合適的(de)銅基合金也可解決工(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,在大批量生產的情況(kuàng)下,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(de)成形模具,大量采用了合金鑄鐵,鑄鐵隻(zhī)能減輕工件的拉傷(shāng),無法消除(chú)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(rú)此製作的模具往往壽命比較短(duǎn),在使用一段時間後,如出現拉傷,又(yòu)需修模並重新進行表麵處(chù)理。
(2)通過對(duì)模(mó)具進行表麵處理(lǐ)特別是對模具凸(tū)、凹模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效的方法。表(biǎo)麵處理方法有(yǒu)多種,比較常用的有:鍍層方麵(miàn)有鍍(dù)硬鉻、化學鍍鎳磷、刷鍍特種(zhǒng)合金等;化學熱處理方麵有各(gè)類滲氮(dàn)、滲硼、滲硫等;表麵(miàn)超硬化處理方麵有化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(VVD)、物理化學(xué)氣相沉積(jī)(PvD)、"ID覆層處理(lǐ)。電鍍、化學鍍、刷鍍是通過電化學或化學反應的方法,在工件表(biǎo)麵形成合金鍍層,工藝不同。合金鍍層性能各異。就耐磨抗咬合用途,目前應用較多(duō)的(de)是鍍硬鉻、化學鍍鎳磷、刷鍍鎳鎢合金等。對於成形負荷較輕(qīng)或大型模具采用(yòng)這些方法有時可以(yǐ)取得一定的效果。這類表麵處理存在的問題是一方麵(miàn)由於表麵硬化層的硬度較低,容(róng)易出現磨損,而鍍層一旦(dàn)磨損,拉傷又會(huì)出現。另(lìng)一(yī)方麵,鍍層(céng)與基體材料機(jī)械(xiè)結合,在負荷較大的場合,有(yǒu)時(shí)使用幾次鍍層就會(huì)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放入含某種(zhǒng)或某幾種化學元素的介質(zhì)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(yuán)素滲(shèn)入工件表麵,然後以適當的方式冷卻,從而改變了工件表麵的成分和(hé)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(lǐ)的種類很多,根據所滲元素不同分類為:各種滲碳、各種滲氮(dàn)、各種氮(dàn)碳或碳氮共滲、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鋅、滲其他各種金屬等。以耐磨(mó)、減摩、抗拉傷為目的的化學熱(rè)處理目前常用的是:滲碳、滲氮、滲硼、滲硫幾種。采用合(hé)適的模具材料(liào)輔以滲氮、滲硼等化學熱(rè)處理往往具有較(jiào)常(cháng)規鋼製模具高得多的抗(kàng)拉傷性能。在缺乏(fá)其(qí)他表麵處理工藝方法的情(qíng)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(dàn)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(huà)效果有限(一般l200Hv以下),且化合物層較薄(10 V-m左右),其耐磨(mó)性(xìng)有限,而化合(hé)物層一旦磨損,拉傷(shāng)又(yòu)會出現,所以在大批量生產過程中滲氮(dàn)處理往往還無法滿足生產要求。就滲硼工藝而言,其硬化層硬度可達1800 HV,耐磨性較高,但依(yī)據經驗(yàn),滲(shèn)硼質量的穩定性和滲硼工件(jiàn)變形較大以及滲硼層抗拉傷性能較差是(shì)製約該技術在成形(xíng)類模具上應用的幾(jǐ)個重要因素。滲硫技術(shù)具有較(jiào)高的減牽陛(bì)能,在一些場合也(yě)取得了較好的效果,但對於(yú)負荷較大的成(chéng)形(xíng)類模具,效果有限。表麵超硬化(huà)處理是指化學氣相沉積(L、,D)、物理氣相沉積(Ev'D)、物理化學氣相沉(chén)積(PVD)、"]-l-J覆層處(chù)理。這幾種表麵處理的共同特點是(shì)都可(kě)以(yǐ)在工件表麵形成2 000 HV以上的硬化層,並具有極高的耐(nài)磨抗咬合等性能。實踐證明,化(huà)學(xué)氣(qì)相沉積(jī)(O/D)、"ID覆層處理技術是目前解(jiě)決工件拉傷(shāng)效果最好的(de)方法。而經物理氣相(xiàng)沉(chén)積(PVD)和物理化學氣相沉(chén)積(PCVD)的工(gōng)件,雖然其表(biǎo)麵(miàn)硬度也可達(dá)到(dào)2 000-3 000 HV,甚至更(gèng)高(gāo),表麵硬化層也具有極高的耐磨、抗拉傷性能,但由於(yú)其膜(mó)基結合力較CYD和TD覆層處理差距較大,往往在(zài)使用過程中過甲j脫落,發(fā)揮不出(chū)表麵超硬化層的性能特點,因此這兩種方法(fǎ)除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(qì)相沉積(CVD)的碳化鈦c)或碳氮化鈦( )之類的材料、具(jù)有極(jí)高的硬度(3 000I-IV以上),加上其膜基結合力很高,具有比一般模具材料(liào)或經其他表麵處理後高得多的耐磨(mó)、抗拉份陛能(néng)。能夠數倍至幾十倍地提高模具的使用壽命。其缺點是處理(lǐ)溫度高.工件變形大.上件CVD處理完(wán)以後.需另外重新(xīn)加熱淬火。而表麵沉積層在空氣中於(yú)400~500℃以上的溫度下加熱會氧化.因此(cǐ)後續工序要(yào)求嚴格(gé),稍有不慎,表麵硬化層就(jiù)會遭(zāo)受破(pò)壞.嚴藿製(zhì)約了其在鋼模上的應甩,而主要應用於硬(yìng)質合金等無相變(biàn)的材料。此外.CVD處理過程中的排放物對(duì)環境汙染較大。"ID覆層處理國內又名熔鹽滲金屬、滲釩等。其原理是通過熱擴散作用(yòng)於工件表麵形成一層數微米至(zhì)數十微米的碳化(huà)釩覆層。"ID覆層處理的主(zhǔ)要特點是:
①覆層硬度高.硬度可(kě)達3000I-IV左右(yòu).具有極(jí)高的耐磨、抗拉傷、耐蝕等性能;
②由(yóu)於是通過擴散形成的,所以覆層與基體具有(yǒu)冶金結合,這一點在成形類模具上(shàng)的應用極其重要;
③ID覆(fù)層處理後可以直接進行淬火.這一點特別適合於各類模具鋼材;④ID覆層處理可以(yǐ)重複進(jìn)行。