摘要：本文分析了工件成型過程中表面拉傷問題及其產生的原因，并對其解決方法進行了討論，介紹了表面處理特別是TD覆層處理技術（簡稱TD處理）在此類模具上的應用。

關鍵詞：引伸模(mo);成型模(mo);拉傷;TD覆層(ceng)處(chu)理

1 工件拉傷問題

引伸(拉(la)延、拉(la)伸)，彎(wan)曲、翻邊、薄板輥壓(ya)成(cheng)型等類模具(ju)(ju)，其(qi)共同(tong)特(te)點是(shi)(shi)(shi)工(gong)(gong)件在成(cheng)型過程中(zhong)，模具(ju)(ju)與被加工(gong)(gong)材料的(de)(de)接(jie)觸表面(mian)要產生(sheng)(sheng)相對(dui)滑動。一(yi)般(ban)(ban)而(er)言，被加工(gong)(gong)材料以(yi)各類鋼(gang)(gang)鐵材料及各類鍍層鋼(gang)(gang)板居多(duo)，而(er)模具(ju)(ju)一(yi)般(ban)(ban)由鋼(gang)(gang)鐵制成(cheng)。此類工(gong)(gong)況存在的(de)(de)一(yi)個很大(da)問(wen)題(ti)是(shi)(shi)(shi)成(cheng)型過程中(zhong)，工(gong)(gong)件和(he)(he)模具(ju)(ju)表面(mian)易產生(sheng)(sheng)拉(la)傷，也有稱(cheng)為(wei)拉(la)毛、劃(hua)傷、或拉(la)絲的(de)(de)。拉(la)傷的(de)(de)后果(guo)是(shi)(shi)(shi)影響(xiang)產品的(de)(de)外觀和(he)(he)產品的(de)(de)質量(liang)。一(yi)些(xie)場合(he)，工(gong)(gong)件表面(mian)拉(la)傷，即(ji)是(shi)(shi)(shi)廢品。拉(la)傷嚴(yan)(yan)重時形成(cheng)咬(yao)死現(xian)象，無法進行正常生(sheng)(sheng)產。成(cheng)型工(gong)(gong)作壓(ya)力比較(jiao)大(da)或奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)類材料成(cheng)型時拉(la)傷現(xian)象表現(xian)得尤為(wei)嚴(yan)(yan)重。對(dui)于此種現(xian)象，目前國內還缺乏(fa)較(jiao)系統的(de)(de)研(yan)究，對(dui)其(qi)解(jie)決方法的(de)(de)選擇缺乏(fa)有效的(de)(de)指(zhi)導原則，而(er)國外則相反。本文結(jie)合(he)筆者多(duo)年的(de)(de)科研(yan)和(he)(he)實踐經驗，就此問(wen)題(ti)進行分(fen)析(xi)，并(bing)對(dui)其(qi)解(jie)決方法進行了較(jiao)詳細的(de)(de)介紹。

2 工件拉傷問題的(de)實質及(ji)解(jie)決(jue)拉傷問題的(de)基本措(cuo)施(shi)

工(gong)件成型(xing)(xing)過程中拉傷(shang)問題(ti)(ti)分以下(xia)兩(liang)種(zhong)狀(zhuang)況(kuang)，一種(zhong)情況(kuang)是由于模(mo)具(ju)的(de)宏觀機械凹凸不平(ping)或被(bei)成型(xing)(xing)材料(liao)與模(mo)具(ju)之間夾(jia)雜(za)其它硬(ying)質顆(ke)粒，都(dou)會在(zai)工(gong)件表面形成機械的(de)切削。此種(zhong)情況(kuang)在(zai)實際(ji)生產中可能會出現(xian)，其解決方法(fa)是完善模(mo)具(ju)設計和制模(mo)時對模(mo)具(ju)表面進行(xing)仔細研磨加工(gong)，并加強生產環境的(de)管理。本文以下(xia)主要討論另一種(zhong)情況(kuang)的(de)拉傷(shang)問題(ti)(ti)。

另一種情況是由(you)于工件表(biao)面與模(mo)具表(biao)面粘(zhan)著磨損(sun)(sun)[1]而形成的(de)(de)拉傷，也是生(sheng)產(chan)中常見的(de)(de)又不容易(yi)解決的(de)(de)一種狀況，以下詳細分析粘(zhan)著磨損(sun)(sun)的(de)(de)產(chan)生(sheng)及減少(shao)粘(zhan)著磨損(sun)(sun)的(de)(de)一些基本(ben)措施。

成(cheng)(cheng)型類模具加(jia)(jia)工工件時(shi)，模具與被加(jia)(jia)工材(cai)料表(biao)(biao)(biao)面相(xiang)互接觸(chu)(chu)并相(xiang)對(dui)滑(hua)動(dong)(dong)，組成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)對(dui)接觸(chu)(chu)副(fu)(fu)或(huo)摩擦(ca)副(fu)(fu)。由于材(cai)料表(biao)(biao)(biao)面不可(ke)(ke)能(neng)是(shi)完全平整的(de)(de)(de)(de)，總存在(zai)可(ke)(ke)以測到的(de)(de)(de)(de)粗(cu)(cu)糙度(du)，所(suo)以真正的(de)(de)(de)(de)接觸(chu)(chu)只發生在(zai)微(wei)觀(guan)接觸(chu)(chu)面上。分(fen)(fen)析(xi)表(biao)(biao)(biao)明(ming)，微(wei)觀(guan)真實接觸(chu)(chu)面積只是(shi)名義上的(de)(de)(de)(de)幾(ji)何(he)接觸(chu)(chu)面積的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)小部分(fen)(fen)，由此微(wei)觀(guan)接觸(chu)(chu)面范(fan)圍(wei)內(nei)產生很(hen)大的(de)(de)(de)(de)機械應(ying)力，這(zhe)些應(ying)力由于切向相(xiang)對(dui)運動(dong)(dong)還會(hui)加(jia)(jia)強(qiang)，以致受(shou)到負荷作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)粗(cu)(cu)糙面凸峰(feng)發生彈(dan)(dan)性或(huo)彈(dan)(dan)塑性變形(xing)，這(zhe)樣(yang)摩擦(ca)副(fu)(fu)雙方(fang)表(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)吸附層或(huo)反應(ying)層會(hui)遭到破壞，結(jie)(jie)果(guo)使暴露(lu)在(zai)表(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)鍵(jian)聯結(jie)(jie)或(huo)多或(huo)少(shao)地得到加(jia)(jia)強(qiang)，這(zhe)種(zhong)現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)稱為粘著(zhu)(zhu)(zhu)作(zuo)用。當磨(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)發生相(xiang)對(dui)運動(dong)(dong)時(shi)，這(zhe)種(zhong)原(yuan)子(zi)鍵(jian)又會(hui)相(xiang)互脫開(kai)，原(yuan)子(zi)鍵(jian)脫開(kai)并不一(yi)(yi)定都在(zai)原(yuan)始微(wei)觀(guan)接觸(chu)(chu)處斷(duan)開(kai)，而有可(ke)(ke)能(neng)在(zai)磨(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)雙方(fang)表(biao)(biao)(biao)面層附近斷(duan)開(kai)，其結(jie)(jie)果(guo)是(shi)材(cai)料從磨(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)方(fang)轉(zhuan)移到磨(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)方(fang)上去(qu)，這(zhe)就(jiu)是(shi)所(suo)謂(wei)的(de)(de)(de)(de)粘著(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)(mo)損[1]。實驗(yan)證(zheng)明(ming)，出現(xian)(xian)(xian)粘著(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)(mo)損的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面非常粗(cu)(cu)糙，并有拉(la)傷，其程度(du)與法(fa)向力，磨(mo)(mo)擦(ca)副(fu)(fu)之間(jian)相(xiang)對(dui)運動(dong)(dong)速度(du)以及溫(wen)度(du)等負荷參(can)數(shu)有關。當以上負荷參(can)數(shu)超過了臨界值時(shi)，粘著(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)(mo)損突然加(jia)(jia)劇，出現(xian)(xian)(xian)所(suo)謂(wei)膠(jiao)合現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)，極端情況摩擦(ca)副(fu)(fu)間(jian)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)運動(dong)(dong)停止，出現(xian)(xian)(xian)咬(yao)死現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)。由上分(fen)(fen)析(xi)可(ke)(ke)見(jian)，工件成(cheng)(cheng)型時(shi)表(biao)(biao)(biao)面出現(xian)(xian)(xian)拉(la)傷或(huo)咬(yao)死現(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)就(jiu)是(shi)粘著(zhu)(zhu)(zhu)磨(mo)(mo)損所(suo)引起的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)。

要減(jian)少粘(zhan)著磨損目(mu)前(qian)還缺(que)乏(fa)統一的(de)選(xuan)擇(ze)判據(ju)，大多需要依靠經驗(yan)知識來(lai)確定，以下是減(jian)少粘(zhan)磨損所采取的(de)一些基本措施。

1)盡量減少接觸副之間的(de)負(fu)荷(he)，包括機械與熱負(fu)荷(he);

2)避免采用金(jin)屬(shu)配對副，而可采用陶(tao)(tao)瓷(ci)與(yu)陶(tao)(tao)瓷(ci)，塑(su)料(liao)與(yu)塑(su)料(liao)，塑(su)料(liao)與(yu)金(jin)屬(shu)，陶(tao)(tao)瓷(ci)與(yu)金(jin)屬(shu)或塑(su)料(liao)與(yu)陶(tao)(tao)瓷(ci)配對副來代替;

3)當使(shi)用金(jin)屬配對副(fu)時，應優先采用體心(xin)立方或六(liu)方體結構的(de)材料，避免(mian)采用面(mian)心(xin)立方結構的(de)材料;

4)采用非均質組(zu)織的材料;

5)采用潤滑油膜使接觸副(fu)隔開;

6)采用(yong)有(you)EP(極壓)添加(jia)劑的潤(run)滑(hua)油，使接(jie)觸副(fu)表面(mian)上(shang)形成保護(hu)性的吸附層或反(fan)應層。

具(ju)體到成型(xing)模具(ju)與工(gong)件原(yuan)材料或(huo)半成品這對接觸副，由于成型(xing)負(fu)荷和所(suo)成型(xing)材料千差萬別，采用何種或(huo)幾(ji)種措施來解決工(gong)件的拉傷問題，除(chu)要考(kao)慮效果的有效性外(wai)，還必須考(kao)慮產品的批(pi)量大小，實現的難易程度及其經濟性等(deng)方面(mian)的問題，以下予以詳(xiang)細(xi)討論(lun)。

3 解(jie)決工(gong)件拉傷問題的一些方法

解(jie)決(jue)(jue)工件成型過程(cheng)中的(de)(de)(de)拉傷問題(ti)應依照減小粘著磨(mo)損的(de)(de)(de)基(ji)本原(yuan)則(ze)，通過改(gai)變接(jie)觸(chu)副(fu)的(de)(de)(de)性質，來改(gai)善或(huo)解(jie)決(jue)(jue)工件的(de)(de)(de)拉傷問題(ti)。以(yi)下就構成此對接(jie)觸(chu)副(fu)的(de)(de)(de)三(san)方(fang)，即被(bei)成型工件的(de)(de)(de)原(yuan)材料(liao)方(fang)面(mian)(mian)，工件與(yu)模(mo)(mo)具(ju)之間，模(mo)(mo)具(ju)方(fang)面(mian)(mian)分別予(yu)以(yi)分析。

3.1 被成型工件的(de)原(yuan)材料(liao)方面(mian)

通過對(dui)原材料進行表(biao)面處理，如對(dui)原材料進行磷化，噴塑或(huo)其它表(biao)面處理，使(shi)被成型材料表(biao)面形(xing)成一層非金屬膜層，可以大大減輕或(huo)消除工(gong)件的拉傷問(wen)題，這種方(fang)(fang)法(fa)往往成本較高，并需(xu)要添(tian)加另外的生產(chan)(chan)設備和增加生產(chan)(chan)工(gong)序(xu)，盡管這種方(fang)(fang)法(fa)有時(shi)有些效果，實際(ji)生產(chan)(chan)中應用卻(que)很少(shao)。

3.2 工件與模具之間

在模具與成(cheng)型材(cai)料(liao)之間加(jia)一(yi)(yi)層PVC之類(lei)的(de)薄膜，有時也(ye)(ye)可(ke)(ke)以解決工(gong)(gong)件的(de)拉傷問(wen)題，對(dui)于(yu)生(sheng)產線，通過機(ji)構可(ke)(ke)以達到連續(xu)供(gong)給薄膜，而對(dui)于(yu)周期生(sheng)產的(de)沖壓設備(bei)，每生(sheng)產一(yi)(yi)件工(gong)(gong)件需加(jia)一(yi)(yi)張薄膜，影(ying)響(xiang)生(sheng)產效率，此(ci)(ci)種方法(fa)一(yi)(yi)般成(cheng)本也(ye)(ye)很高，還(huan)會產生(sheng)一(yi)(yi)大(da)堆(dui)廢(fei)料(liao)，對(dui)于(yu)小批量的(de)大(da)型工(gong)(gong)件的(de)生(sheng)產采用(yong)此(ci)(ci)種方法(fa)是可(ke)(ke)取的(de)。

在一(yi)些成(cheng)型負荷很小的(de)場合(he)，有時通過(guo)添加(jia)潤滑油(you)或加(jia)EP(極壓)添加(jia)劑的(de)潤滑油(you)就可以解(jie)決工件(jian)的(de)拉傷(shang)問題(ti)。

3.3 模具方面

具并成功(gong)解決工件拉傷(shang)問題的報道。由于其性脆，成本高，不可能大(da)批量推廣應用(yong)。

對于(yu)生產批量很小而形狀簡(jian)單(dan)的大型引伸類(lei)模(mo)具(ju)，也有采(cai)用橡(xiang)膠等高分子類(lei)材料制作模(mo)具(ju)的報道(dao)，此類(lei)模(mo)具(ju)不會拉傷工件表面(mian)，但(dan)實際應用很少。

3.3.2 模具(ju)表面(mian)處理

通過對模具(ju)進行表(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)理特別是對模具(ju)進行表(biao)(biao)面(mian)(mian)超(chao)硬(ying)化(hua)處(chu)(chu)理是解決工件表(biao)(biao)面(mian)(mian)拉(la)傷問(wen)題經(jing)濟而有(you)(you)效的方(fang)法(fa)。表(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)(chu)理方(fang)法(fa)有(you)(you)多種，比較常用的有(you)(you)：鍍(du)(du)層(ceng)方(fang)面(mian)(mian)，有(you)(you)鍍(du)(du)硬(ying)鉻(ge)，化(hua)學鍍(du)(du)鎳磷，刷鍍(du)(du)特種合(he)金等;化(hua)學熱處(chu)(chu)理方(fang)面(mian)(mian)有(you)(you)各(ge)類(lei)滲(shen)氮(dan)，滲(shen)硼，滲(shen)硫等;表(biao)(biao)面(mian)(mian)超(chao)硬(ying)化(hua)處(chu)(chu)理方(fang)面(mian)(mian)有(you)(you)化(hua)學氣相沉(chen)積(CVD)，物理氣相沉(chen)積(PVD)，物理化(hua)學氣相沉(chen)積(PVD)，TD覆(fu)層(ceng)處(chu)(chu)理。

電(dian)鍍(du)(du)、化(hua)學(xue)鍍(du)(du)、刷(shua)鍍(du)(du)是通(tong)過電(dian)化(hua)學(xue)或(huo)化(hua)學(xue)反應的(de)(de)方(fang)法(fa)，于工件(jian)表(biao)面形(xing)成合金(jin)(jin)鍍(du)(du)層(ceng)，工藝(yi)不(bu)同，合金(jin)(jin)鍍(du)(du)層(ceng)性能(neng)各異。就(jiu)耐磨(mo)抗咬合用途，目前應用較多的(de)(de)是鍍(du)(du)硬鉻、化(hua)學(xue)鍍(du)(du)鎳磷、刷(shua)鍍(du)(du)鎳鎢合金(jin)(jin)等。對于成型負荷(he)較輕，或(huo)大型模具(ju)采用這些方(fang)法(fa)有時可以取得一定的(de)(de)效果。這類表(biao)面處理存在的(de)(de)問(wen)題是一方(fang)面由于表(biao)面硬化(hua)層(ceng)的(de)(de)硬度相比而(er)言較低，容易出現磨(mo)損，而(er)鍍(du)(du)層(ceng)一旦磨(mo)損，拉傷(shang)又會(hui)出現;另(ling)一方(fang)面，也是不(bu)足的(de)(de)一點是，鍍(du)(du)層(ceng)與(yu)基體材料機械結合，在負荷(he)較大的(de)(de)場合，有時使用幾次鍍(du)(du)層(ceng)就(jiu)會(hui)剝(bo)落，而(er)鍍(du)(du)層(ceng)一旦剝(bo)落，其功效也就(jiu)失去。

化(hua)學(xue)熱處理(li)是將工(gong)件(jian)放入含某種(zhong)或某幾(ji)種(zhong)化(hua)學(xue)元素(su)的(de)(de)介(jie)質中加熱保(bao)溫，通過工(gong)件(jian)與介(jie)質的(de)(de)物理(li)化(hua)學(xue)作用，這種(zhong)或這幾(ji)種(zhong)元素(su)滲(shen)(shen)(shen)(shen)入工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)，然后以適當的(de)(de)方式冷卻，從而(er)改(gai)變了工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)的(de)(de)成分和(he)組織結(jie)構(gou)，并(bing)賦予工(gong)件(jian)不同的(de)(de)物理(li)，化(hua)學(xue)和(he)機械(xie)性(xing)能。化(hua)學(xue)熱處理(li)的(de)(de)種(zhong)類(lei)很多(duo)，根據(ju)所滲(shen)(shen)(shen)(shen)元素(su)分類(lei)為：各(ge)種(zhong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳(tan)，各(ge)種(zhong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)，各(ge)種(zhong)氮(dan)碳(tan)或碳(tan)氮(dan)共(gong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)，滲(shen)(shen)(shen)(shen)硼，滲(shen)(shen)(shen)(shen)硫，滲(shen)(shen)(shen)(shen)鋁，滲(shen)(shen)(shen)(shen)鋅，滲(shen)(shen)(shen)(shen)其(qi)它各(ge)種(zhong)金(jin)屬(shu)等(deng)。以耐磨，減摩，抗拉(la)傷為目的(de)(de)的(de)(de)化(hua)學(xue)熱處理(li)目前常用的(de)(de)是：滲(shen)(shen)(shen)(shen)碳(tan)，滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)，滲(shen)(shen)(shen)(shen)硼，滲(shen)(shen)(shen)(shen)硫幾(ji)種(zhong)。

采用合適的(de)模具材料輔以氮(dan)化，滲(shen)硼(peng)等

因此后(hou)續工序要求嚴格，稍(shao)有不慎，表面硬化層就(jiu)會遭受破壞(huai)，嚴重制約了其在鋼模上的(de)應(ying)用，而主(zhu)要應(ying)用于硬質合金等無相變的(de)材料。此外，CVD處理過(guo)程中的(de)排放物對環(huan)境污(wu)染較(jiao)大。

TD覆(fu)層(ceng)(ceng)處(chu)理(li)是(shi)熱擴散(san)法碳化(hua)物覆(fu)層(ceng)(ceng)處(chu)理(li)Thermal Diffision Carbide Coating Process的(de)(de)簡稱，國內又名熔鹽(yan)滲金(jin)屬(shu)，滲釩等，其原理(li)是(shi)通過熱擴散(san)作用于工件表面(mian)形成一層(ceng)(ceng)數(shu)微(wei)米至數(shu)十(shi)微(wei)米的(de)(de)碳化(hua)釩覆(fu)層(ceng)(ceng)。TD覆(fu)層(ceng)(ceng)處(chu)理(li)的(de)(de)主要特點(dian)是(shi)：其一，覆(fu)層(ceng)(ceng)硬度高，HV可達3000左右，具(ju)有(you)極高的(de)(de)耐磨，抗(kang)拉傷(shang)，耐蝕等性能;其二，由(you)于是(shi)通過擴散(san)形成的(de)(de)，所以覆(fu)層(ceng)(ceng)與基體(ti)具(ju)有(you)冶(ye)金(jin)結合(he)，這(zhe)一點(dian)對(dui)(dui)在(zai)成型類(lei)(lei)模(mo)具(ju)上的(de)(de)應用極其重要;其三，TD覆(fu)層(ceng)(ceng)處(chu)理(li)后可以直接進行(xing)淬火，這(zhe)一點(dian)特別(bie)適合(he)于各類(lei)(lei)模(mo)具(ju)鋼(gang)材;其四，TD覆(fu)層(ceng)(ceng)處(chu)理(li)可以重復進行(xing)。大量的(de)(de)實踐證明，在(zai)成型類(lei)(lei)模(mo)具(ju)上采用該(gai)技(ji)(ji)術(shu)具(ju)有(you)其它表面(mian)處(chu)理(li)無法比擬的(de)(de)使用效(xiao)(xiao)果，在(zai)一些場合(he)具(ju)有(you)比硬質合(he)金(jin)更好的(de)(de)效(xiao)(xiao)果。由(you)于TD覆(fu)層(ceng)(ceng)處(chu)理(li)技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)設備相對(dui)(dui)而(er)言比較簡單，成本較低，無公(gong)害，目前該(gai)技(ji)(ji)術(shu)在(zai)日本、美(mei)國等國都已得到(dao)廣(guang)泛的(de)(de)應用。國內七十(shi)年代即已開始研究(jiu)該(gai)技(ji)(ji)術(shu)，

成(cheng)型(xing)類模(mo)具(ju)加(jia)工(gong)工(gong)件時，模(mo)具(ju)與被加(jia)工(gong)材料(liao)表(biao)面(mian)相(xiang)互(hu)接(jie)(jie)觸并相(xiang)對滑動，組成(cheng)一(yi)(yi)對接(jie)(jie)觸副(fu)(fu)(fu)或摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)。由于材料(liao)表(biao)面(mian)不可能(neng)(neng)是(shi)完全平整(zheng)的(de)(de)，總存在(zai)(zai)可以(yi)(yi)測到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)粗糙(cao)度(du)，所以(yi)(yi)真正(zheng)的(de)(de)接(jie)(jie)觸只發(fa)生在(zai)(zai)微觀接(jie)(jie)觸面(mian)上。分析(xi)表(biao)明，微觀真實接(jie)(jie)觸面(mian)積只是(shi)名義上的(de)(de)幾(ji)何接(jie)(jie)觸面(mian)積的(de)(de)一(yi)(yi)個小部(bu)分，由此微觀接(jie)(jie)觸面(mian)范(fan)圍內產(chan)生很(hen)大的(de)(de)機械應(ying)力，這些應(ying)力由于切向(xiang)相(xiang)對運(yun)(yun)動還會加(jia)強，以(yi)(yi)致受到(dao)(dao)(dao)負荷作用的(de)(de)粗糙(cao)面(mian)凸峰發(fa)生彈(dan)性(xing)或彈(dan)塑性(xing)變(bian)形(xing)，這樣摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)雙方表(biao)面(mian)的(de)(de)吸(xi)附層或反應(ying)層會遭到(dao)(dao)(dao)破壞，結果(guo)使暴露在(zai)(zai)表(biao)面(mian)的(de)(de)原子鍵(jian)聯結或多或少地(di)得到(dao)(dao)(dao)加(jia)強，這種現(xian)(xian)(xian)象稱為粘(zhan)著作用。當(dang)磨(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)發(fa)生相(xiang)對運(yun)(yun)動時，這種原子鍵(jian)又會相(xiang)互(hu)脫開，原子鍵(jian)脫開并不一(yi)(yi)定都在(zai)(zai)原始微觀接(jie)(jie)觸處斷開，而有(you)(you)可能(neng)(neng)在(zai)(zai)磨(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)雙方表(biao)面(mian)層附近斷開，其結果(guo)是(shi)材料(liao)從磨(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)的(de)(de)一(yi)(yi)方轉(zhuan)移到(dao)(dao)(dao)磨(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)的(de)(de)另一(yi)(yi)方上去，這就是(shi)所謂的(de)(de)粘(zhan)著磨(mo)(mo)損[1]。實驗證(zheng)明，出(chu)現(xian)(xian)(xian)粘(zhan)著磨(mo)(mo)損的(de)(de)磨(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)的(de)(de)表(biao)面(mian)非常粗糙(cao)，并有(you)(you)拉(la)(la)傷，其程度(du)與法向(xiang)力，磨(mo)(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)之間(jian)(jian)相(xiang)對運(yun)(yun)動速(su)度(du)以(yi)(yi)及溫度(du)等負荷參數(shu)有(you)(you)關(guan)。當(dang)以(yi)(yi)上負荷參數(shu)超過(guo)了(le)臨界值時，粘(zhan)著磨(mo)(mo)損突然(ran)加(jia)劇，出(chu)現(xian)(xian)(xian)所謂膠合(he)現(xian)(xian)(xian)象，極端(duan)情況摩(mo)擦(ca)(ca)(ca)副(fu)(fu)(fu)間(jian)(jian)的(de)(de)相(xiang)對運(yun)(yun)動停止，出(chu)現(xian)(xian)(xian)咬死現(xian)(xian)(xian)象。由上分析(xi)可見，工(gong)件成(cheng)型(xing)時表(biao)面(mian)出(chu)現(xian)(xian)(xian)拉(la)(la)傷或咬死現(xian)(xian)(xian)象就是(shi)粘(zhan)著磨(mo)(mo)損所引起(qi)的(de)(de)結果(guo)。

要(yao)減少粘(zhan)著磨損目前(qian)還缺乏(fa)統一的選擇判據(ju)，大多需要(yao)依(yi)靠經(jing)驗知(zhi)識來確定(ding)，以(yi)下是(shi)減少粘(zhan)磨損所(suo)采取的一些基本措施。

1)盡量減少接(jie)觸(chu)副之間(jian)的負荷，包括機械與熱負荷;

2)避免采用金屬配(pei)對副，而(er)可(ke)采用陶(tao)瓷(ci)與(yu)(yu)陶(tao)瓷(ci)，塑(su)料與(yu)(yu)塑(su)料，塑(su)料與(yu)(yu)金屬，陶(tao)瓷(ci)與(yu)(yu)金屬或塑(su)料與(yu)(yu)陶(tao)瓷(ci)配(pei)對副來代替;

在模(mo)具方面，通過(guo)改(gai)變模(mo)具材料或(huo)對(dui)模(mo)具進行表面處理，使(shi)被成型材料與模(mo)具這(zhe)對(dui)接觸(chu)副性質發生(sheng)改(gai)變，實踐表明，這(zhe)是解(jie)決拉(la)傷問題(ti)經(jing)濟而有效(xiao)的(de)方法，也是目(mu)前(qian)廣(guang)泛(fan)采(cai)用的(de)方法。

3.3.1模具材料方面

要是(shi)被加工(gong)的(de)材料是(shi)鋼鐵材料，無(wu)論采用(yong)何種(zhong)模具鋼或鑄鐵，在沒有采用(yong)合適的(de)表面處理情(qing)況下，一般都很(hen)難解決工(gong)件的(de)拉傷問題。

從模(mo)(mo)具(ju)材料(liao)入手(shou)解決工(gong)(gong)(gong)件(jian)的(de)拉(la)(la)傷(shang)(shang)問(wen)題(ti)，人們(men)可(ke)以采用(yong)硬質(zhi)合金(江浙和(he)廣東稱之(zhi)為鎢鋼)，一(yi)般情況(kuang)下，由(you)這種材料(liao)制(zhi)作的(de)模(mo)(mo)具(ju)抗拉(la)(la)傷(shang)(shang)性能很(hen)高(gao)，存在的(de)問(wen)題(ti)是(shi)材料(liao)成(cheng)(cheng)本高(gao)，不易加(jia)工(gong)(gong)(gong)，對(dui)于較(jiao)大型的(de)模(mo)(mo)具(ju)，由(you)于燒(shao)制(zhi)大型硬質(zhi)合金塊(kuai)較(jiao)困(kun)難，即使(shi)(shi)燒(shao)制(zhi)成(cheng)(cheng)功，加(jia)工(gong)(gong)(gong)過程中(zhong)(zhong)也有(you)可(ke)能出(chu)(chu)現開裂(lie)(lie)，成(cheng)(cheng)材率(lv)低，有(you)些幾乎難以成(cheng)(cheng)型。此外硬質(zhi)合金性脆，搬(ban)運、安裝(zhuang)，使(shi)(shi)用(yong)過程中(zhong)(zhong)都要極(ji)其小(xiao)心，稍有(you)不慎就有(you)可(ke)能出(chu)(chu)現崩塊(kuai)或開裂(lie)(lie)而(er)報廢。另外，由(you)于硬質(zhi)合金的(de)組織結(jie)構是(shi)由(you)硬質(zhi)的(de)碳(tan)化鎢顆粒(li)和(he)軟的(de)粘結(jie)相鈷(gu)所(suo)組成(cheng)(cheng)，硬質(zhi)碳(tan)化鎢顆粒(li)的(de)耐磨(mo)抗咬合性能很(hen)高(gao)，而(er)鈷(gu)相由(you)于硬度很(hen)低，耐磨(mo)性能較(jiao)差，使(shi)(shi)用(yong)過程中(zhong)(zhong)鈷(gu)相會優(you)先磨(mo)損，使(shi)(shi)模(mo)(mo)具(ju)表(biao)面(mian)形成(cheng)(cheng)凹凸不平(ping)，如此生(sheng)產(chan)出(chu)(chu)來(lai)的(de)工(gong)(gong)(gong)件(jian)表(biao)面(mian)也會出(chu)(chu)現拉(la)(la)痕(hen)，此時需對(dui)模(mo)(mo)具(ju)表(biao)面(mian)進行拋光，研(yan)磨(mo)方可(ke)進行再生(sheng)產(chan)。對(dui)于奧氏(shi)體不銹鋼工(gong)(gong)(gong)件(jian)，由(you)于其面(mian)心立方結(jie)構也容易與鈷(gu)相形成(cheng)(cheng)咬合而(er)使(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)件(jian)的(de)表(biao)面(mian)出(chu)(chu)現拉(la)(la)傷(shang)(shang)。

采用合(he)適的銅(tong)基合(he)金，也可(ke)解(jie)決工(gong)件的拉(la)傷問題，但銅(tong)基合(he)金一(yi)般(ban)硬(ying)度較低(di)，易出現磨(mo)損超差(cha)，在(zai)大批量生產的情況(kuang)下，這種材料的性價比較低(di)。

對于較大(da)型的模(mo)具，如(ru)汽車覆蓋(gai)件的成型模(mo)具，大(da)量采用了合金(jin)鑄鐵(tie)，鑄鐵(tie)只能減輕工件的拉傷(shang)，無(wu)法(fa)消除拉傷(shang)問題(ti)，要徹底解(jie)決拉傷(shang)問題(ti)需(xu)(xu)輔(fu)以氮化，鍍硬鉻等表面處理(li)。但如(ru)此制作的模(mo)具往往壽(shou)命比較短，在使(shi)用一(yi)段時間后，如(ru)出(chu)現拉傷(shang)，又需(xu)(xu)修(xiu)模(mo)并重(zhong)新進(jin)行(xing)表面處理(li)。

在模(mo)具材料(liao)方面，也(ye)有采用陶瓷制作模(mo)

化(hua)(hua)(hua)學熱處理(li)往(wang)往(wang)具(ju)(ju)有(you)(you)較(jiao)常規(gui)鋼制模(mo)(mo)具(ju)(ju)高(gao)(gao)得多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)拉(la)傷(shang)性(xing)能(neng)。在缺乏其(qi)它表面處理(li)工(gong)(gong)藝方法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，這(zhe)不適(shi)為(wei)一(yi)(yi)種較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇，也(ye)是我(wo)國較(jiao)常用的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)。就氮(dan)化(hua)(hua)(hua)處理(li)而(er)言(yan)，氮(dan)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)合(he)物層(ceng)具(ju)(ju)有(you)(you)很(hen)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)拉(la)傷(shang)性(xing)能(neng)，但(dan)由于(yu)其(qi)硬化(hua)(hua)(hua)效(xiao)果(guo)有(you)(you)限(一(yi)(yi)般HV1200以下)，且化(hua)(hua)(hua)合(he)物層(ceng)較(jiao)薄(十微米左右)，其(qi)耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)有(you)(you)限，而(er)化(hua)(hua)(hua)合(he)物層(ceng)一(yi)(yi)旦磨(mo)(mo)損，拉(la)傷(shang)又會出現，所(suo)以在大(da)批量(liang)生(sheng)(sheng)產過程中氮(dan)化(hua)(hua)(hua)處理(li)往(wang)往(wang)還無法(fa)滿足生(sheng)(sheng)產要求;就滲(shen)硼(peng)工(gong)(gong)藝而(er)言(yan)，其(qi)硬化(hua)(hua)(hua)層(ceng)硬度可達HV1800，耐(nai)磨(mo)(mo)性(xing)較(jiao)高(gao)(gao)，但(dan)依據筆者的(de)(de)(de)(de)(de)經驗，滲(shen)硼(peng)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)和(he)滲(shen)硼(peng)工(gong)(gong)件(jian)變形(xing)較(jiao)大(da)以及滲(shen)硼(peng)層(ceng)抗(kang)拉(la)傷(shang)性(xing)能(neng)相比(bi)而(er)言(yan)較(jiao)差是制約該技術(shu)在成型類(lei)模(mo)(mo)具(ju)(ju)上應(ying)用的(de)(de)(de)(de)(de)幾個重要因(yin)素。滲(shen)硫技術(shu)具(ju)(ju)有(you)(you)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)減摩性(xing)能(neng)，在一(yi)(yi)些場(chang)合(he)也(ye)取得了較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)，但(dan)對于(yu)負荷較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)成型類(lei)模(mo)(mo)具(ju)(ju)，效(xiao)果(guo)有(you)(you)限。

表(biao)面(mian)超硬(ying)(ying)(ying)化處(chu)(chu)理(li)(li)(li)是(shi)指化學氣相(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)(CVD)，物理(li)(li)(li)氣相(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)(PVD)，物理(li)(li)(li)化學氣相(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)(PVD)，TD覆層(ceng)(ceng)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)。這(zhe)幾種表(biao)面(mian)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)共同(tong)特(te)點是(shi)都可(ke)以在工件表(biao)面(mian)形成(cheng)HV2000以上的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)化層(ceng)(ceng)，并具有(you)極高的(de)(de)(de)耐磨(mo)抗咬(yao)合(he)(he)等性(xing)能。實踐證(zheng)明，化學氣相(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)(CVD)，TD覆層(ceng)(ceng)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)技術是(shi)目前解(jie)決工件拉傷問題(ti)效果好的(de)(de)(de)方(fang)法，而物理(li)(li)(li)氣相(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)(PVD)，物理(li)(li)(li)化學氣相(xiang)沉(chen)積(ji)(ji)(PCVD)，雖然(ran)其表(biao)面(mian)硬(ying)(ying)(ying)度也可(ke)達(da)到HV2000—3000，甚(shen)至更(geng)高，表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)硬(ying)(ying)(ying)化層(ceng)(ceng)也具有(you)極高的(de)(de)(de)耐磨(mo)，抗拉傷性(xing)能，但由于其膜基結(jie)合(he)(he)力較CVD和TD覆層(ceng)(ceng)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)差距較大(da)，往往在使用過程中過早脫落(luo)，發揮不出表(biao)面(mian)超硬(ying)(ying)(ying)化層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)性(xing)能特(te)點，因此這(zhe)兩種方(fang)法除在載荷較小的(de)(de)(de)情況下有(you)可(ke)能具有(you)效果外，一般(ban)的(de)(de)(de)成(cheng)型類(lei)模具很難有(you)滿意(yi)的(de)(de)(de)效果。

化學氣(qi)相沉(chen)積(CVD)沉(chen)積的(de)碳化鈦(tai)(Tic)或(huo)碳氮化鈦(tai)(TiNC)之類的(de)材(cai)料，具(ju)(ju)有(you)極高的(de)硬度(HV3000以(yi)上)，加(jia)(jia)上其(qi)膜基結合力很高，具(ju)(ju)有(you)比一般模具(ju)(ju)材(cai)料或(huo)其(qi)它表(biao)面(mian)處(chu)理(li)(li)高得多的(de)耐(nai)磨，抗拉傷性能，能夠數倍至幾十(shi)倍地提(ti)高模具(ju)(ju)的(de)使用壽命。其(qi)缺點是處(chu)理(li)(li)溫度高，工件變形大，工件CVD處(chu)理(li)(li)完以(yi)后(hou)，需另外(wai)重新(xin)加(jia)(jia)熱(re)淬火，而表(biao)面(mian)沉(chen)積層在空(kong)氣(qi)中于400—500℃以(yi)上的(de)溫度下加(jia)(jia)熱(re)會氧化，

到(dao)目前已(yi)(yi)有(you)數十家(jia)單位(wei)對該(gai)技術(shu)進行過(guo)研(yan)究，大多技術(shu)不過(guo)關(guan)。筆者通過(guo)十余(yu)年的(de)(de)科研(yan)和實踐，已(yi)(yi)使該(gai)技術(shu)達(da)到(dao)長(chang)期穩定生產的(de)(de)要(yao)求，并已(yi)(yi)成功應用到(dao)汽車、家(jia)電(dian)、五金、制管、冶(ye)金等行業的(de)(de)引伸、彎曲、翻邊、輥壓成型、冷鐓、粉末冶(ye)金等類模具上，取得了極(ji)優異的(de)(de)使用效果。

綜(zong)上(shang)所述，解(jie)決工(gong)件拉傷問(wen)題(ti)的(de)方(fang)法(fa)很多，對(dui)于具體的(de)個案，應根據工(gong)件和載荷大小，生產批量，被(bei)加工(gong)材料(liao)的(de)種類等(deng)情況選擇相(xiang)應的(de)方(fang)法(fa)。在(zai)所有解(jie)決拉傷問(wen)題(ti)的(de)方(fang)法(fa)中，以(yi)硬質合金為(wei)模(mo)具材料(liao)，和對(dui)模(mo)具進(jin)行(xing)化學氣相(xiang)沉積(CVD)，TD覆(fu)層處理(li)為(wei)好(hao)。其中又以(yi)TD覆(fu)層處理(li)性(xing)價比高。

4 結束語

工件(jian)拉(la)(la)傷(shang)問(wen)(wen)題是粘著磨損(sun)的結果，解決工件(jian)拉(la)(la)傷(shang)問(wen)(wen)題的方法較(jiao)多(duo)，應根據具體情(qing)況予以選擇，一般(ban)情(qing)況下，采用硬(ying)質合金(jin)為模具材(cai)料(liao)，對模具進(jin)行化(hua)學氣(qi)相沉積和TD處理是解決模具拉(la)(la)傷(shang)問(wen)(wen)題有效的方法。

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參考文獻：

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北(bei)京機(ji)械工業出(chu)版社，1987