简单介绍如何控制冲压件表面拉毛现象

冲压件拉毛是零部件生产过程中常见的一种质量缺陷，在各大汽车生产厂中普遍存在。

拉毛一方面降低了生产过程的稳定性和生产效率，零件报废率上升，另一方面会使模具发生更严重的磨损，降低模具寿命和冲压件精度，增加修模次数和生产停机时间。


拉毛

拉毛的实质是由于工件和模具表面局部出现粘着（咬合）。而改善拉毛问题有多种方法，其基本原理都是改变模具与被加工零件之间摩擦副的性质，使摩擦副由不易粘着的材料代替。

模具进入生产地点调试阶段后，改善拉毛问题一般有如下方法：
1、改变模具材料，增加模具硬度；
2、对模具表面进行处理，如镀硬铬、PVD及TD等；
3、对模具型腔涂覆纳米涂层，如RNT技术等；
4、在模具与被加工零件之间加一层其它物质，使被加工零件与模具分离（如涂润滑或特种润滑剂或加一层PVC之类材料）；
5、使用自润滑镀层钢板。

模具材料方面，模具钢SKD11,CR12MOV等是大家公认的耐磨抗咬合材料，热处理后硬度可以达到铬氏硬度HRC58－63度左右，在模具不大且零件形状较简单时可采用此类材料，但该材料热处理后加工困难，脆性很大，易裂，成本高，尺寸有限制，且此类材料热处理后变形大，热处理后研配工作巨大。

汽车内板件形状比较复杂且越来越多地使用高强度钢板，这类制件对模具的整体性能要求更高，其通常都采用镶拼结构，镶块的表面处理工艺目前有TD、镀硬铬、渗氮、PVD等。

TD处理是热扩散法碳化物覆层处理的简称，该技术由日本丰田中央研究所于七十年代首先研制成功并申请专利，又被称为Toyota Diffusion Process,简称TD Process，即TD处理。我国也称作熔盐渗金属。无论其名称如何，其原理都是将工件置于熔融硼砂混合物中，通过高温扩散作用于工件表面形成金属碳化物覆层。

TD覆层处理的主要特点有：覆层硬度高，HV可达3000左右，具有较高的耐磨，抗拉伤，耐蚀等性能，TD覆层使用寿命在10万台左右。

但TD覆层处理对模具材料的要求很高，且属于高温处理其间产生的热应力、相变应力、比容的变化会使模具在热处理过程中容易产生变形甚至开裂，一般修补过的模具在焊缝处也会出现开裂现象，TD覆层处理对模具的加工质量和形状有很高的要求。

此外，TD覆层处理后再加工困难，无法满足设计变更及调模修模的需要，对已做过其他表面处理的模具，需将原表面处理彻底清除，否则会影响TD覆层表面质量。另外TD覆层处理技术一般处理3-4次后会出现使用寿命降低现象。


TD处理

PVD (Physical Vapor Deposition)即物理气相沉积法，PVD涂层即是采用物理气相沉积方法制造的表面涂层。

其具有良好的抗拉伤性能，镀层硬度可以高达HV2000－3000，甚至更高，因而具有优异的耐磨性能，且其处理温度比较低，处理工件变形量小，可多次处理而不影响寿命等优点，但其镀层与基体结合力较差，在拉深类模具和成形压力大的模具上使用时很容易使镀层脱落，发挥不出其抗拉伤和耐磨效果。


PVD镀层

外板模具尺寸一般都较大，如采用拼镶块结构，拼缝处会有拉伤，故大多采用整体结构，其材料一般采用球墨铸铁等铸铁类材料。成形走料部位用火焰淬火后硬度可以达到铬氏硬度HRC50－55度左右。

整体结构的外板模具表面处理大多采用镀硬铬工艺，但其表面硬化效果有限，表面硬度约1000HV左右，此外，镀硬铬的镀层与模具母材是机械结合，在成形压力较大时容易脱落，镀层一旦脱落抗拉伤性能也就失去。当表面硬化层磨损后拉毛又会出现，表面硬化层寿命一般为5-10万台左右。


镀铬

RNT是近些年一个新兴的技术。其工作原理是将RNT涂层液对模具型腔进行涂覆后，通过压力使涂层纳米分子扩散并作用于模具表面形成纳米金属碳化物覆层，其过程由内向外扩展，厚度与硬度随模具工作时间的增加而增加，涂层厚度在0.1—1μm，涂层硬度在HV1100—1600，即使在模具承受较大载荷时也不会因基材塑性变形而导致表面的涂覆层脱落失效，其厚度与硬度由内至外随模具工作时间与涂覆次数的增加而增加。

涂履RNT涂层一次，一般可保证100－500件不拉毛。但该技术对拉毛严重的零件、生产过程发热的零件和超高强板的应用还不成熟，且使用成本较高。


使用RNT之前拉毛情况


使用RNT之后拉毛情况

在生产过程中使用合理的润滑剂可以有效改善摩擦条件，减少拉毛，其主要作用是用润滑油膜使接触副隔开，涂油一般用手工涂油或在线头采用自动化设备涂油。

除此之外，使用润滑剂还可有效减少暗伤、开裂问题。但使用润滑剂会使环境脏乱滑，为改善涂油对作业环境的影响，近些年宝钢、武钢、马钢等钢铁企业开发了自润滑钢板，使用自润滑涂层钢板具有优良的自润滑性、耐腐蚀性、耐指纹性、加工成型性和涂装性等性能,其主要是在钢板上辊涂一层有机涂层，在冲压成形过程中不需要再涂润滑油。但使用成本稍高，还未被广泛使用。

由于成型负荷和所成型材料千差万别，采用何种或几种措施来解决工件的拉伤问题，除要考虑效果的有效性外，同时还必须考虑产品的批量大小，实现的难易程度及其经济性等方面的问题，最后再选择最合适的方法。