工厂如何控制沙发腿冲压件表面的划痕

发布时间:

2025-04-03

沙发腿冲压件表面划痕是冲压生产中常见的质量缺陷，冲压厂商的技术人员经常在生产过程中遇到。这个问题在主要的冲压生产工厂中普遍存在。这些产品质量缺陷不仅降低了生产稳定性和效率，还导致机械零件报废率增加。此外，它们还会导致模具磨损加剧，缩短模具寿命和冲压精度，同时增加模具维修频率和生产停机时间。

表面划痕的本质

表面划痕的本质是由于沙发腿工件与模具表面发生局部粘附（结合）造成的。改进这个问题的方法有很多，其基本原理是改变模具与被加工件之间的摩擦副的性质，将其替换为不易粘附的材料。模具在生产现场进入调试阶段后，通常采用以下方法来改善表面划痕：

更换模具材料并提高模具硬度
通过硬铬镀层、PVD和TD等工艺处理模具表面
使用纳米涂层（例如RNT技术）涂覆模具型腔
在模具和被加工件之间添加一层其他物质以将其隔开（例如涂抹润滑剂、特种润滑剂或添加PVC型材料）
使用自润滑涂层钢板

模具材料选择

就模具材料而言，SKD11和CR12MOV等工具钢被广泛认为是耐磨和抗粘附材料。这些材料经过热处理后，其洛氏硬度可达到约HRC58-63。当模具尺寸不大且零件形状相对简单时，可以选择这些材料。然而，此类材料热处理后难以加工，脆性高，易开裂，成本高，尺寸受限，热处理后变形较大，需要大量的后处理配合工作。

对于形状复杂的沙发腿五金件，以及客户需要高强度钢板时，模具的整体性能要求更高。一些汽车冲压作业通常采用模块化镶件结构，镶件的表面处理工艺包括TD、硬铬镀层、氮化、PVD等。

TD处理工艺

TD处理是热扩散碳化物涂层的缩写。这项技术最早由丰田中央研究所于20世纪70年代开发并获得专利，也称为丰田扩散工艺或TD工艺。在中国，它也称为熔盐金属渗透。无论名称如何，其原理都涉及将工件置于熔融硼砂混合物中，通过高温扩散在工件表面形成金属碳化物涂层。TD处理通常用于汽车零件等高强度应用，与沙发腿等家具五金件的相关性相对较小。

TD涂层的主要特性包括高硬度（约HV3000）、优异的耐磨性、耐刮擦性和耐腐蚀性，使用寿命约为10万件。然而，TD涂层对模具材料要求很高，并且作为一种高温处理，热应力、相变应力以及比容变化很容易在热处理过程中导致模具变形甚至开裂。修复后的模具通常会在焊接处出现裂纹。TD涂层处理对模具的加工质量和形状要求很高。此外，TD涂层处理后的模具难以加工，难以满足设计变更和模具调整的需求。对于已经进行过其他表面处理的模具，必须彻底去除原有的表面处理；否则，会影响TD涂层的表面质量。此外，TD涂层技术在经过3-4次处理后，使用寿命通常会降低。如果沙发腿使用厚钢板（≥1.5mm）或需要高耐磨性，可以考虑TD涂层；但是，家具冲压通常对硬度要求较低，因此TD可能“性能过剩”且成本较高。

PVD涂层技术

PVD（物理气相沉积）是指采用物理气相沉积方法制造的表面涂层。它具有良好的耐刮擦性，涂层硬度可达HV2000-3000甚至更高，具有优异的耐磨性。其优点包括加工温度低，工件变形小，可以多次处理而不影响使用寿命。但是，其涂层与基材的附着力相对较差，在拉伸模和成形压力较高的模具上使用时容易脱落，无法发挥其抗刮擦和耐磨作用。如果沙发腿采用薄板（低于1mm）或需要高表面光洁度，PVD具有良好的性价比；但是，由于涂层附着力较弱，不适用于高冲击冲压。

大型板材模具的处理

板材模具尺寸通常较大。如果采用模块化镶件结构，则接缝处可能会出现划痕，因此通常采用整体结构，通常采用球墨铸铁或其他铸铁材料。成形区和材料传递区火焰硬化后，洛氏硬度可达约HRC50-55。

整体板材模具的表面处理大多采用硬铬镀层技术，但其表面硬化效果有限，表面硬度约为1000HV。此外，硬铬镀层与模具基材形成机械结合，在高成形压力下容易脱落，一旦脱落，其耐刮擦性就会丧失。表面硬化层磨损后，划痕会再次出现，使用寿命通常在5万-10万件左右。如果沙发腿需要防锈或亮面（例如镀金外观），硬铬镀层是一种经济的选择；但是，其耐磨性不如TD/PVD，长期冲压可能需要频繁维修。

RNT技术应用

RNT是近年来兴起的一项技术。其工作原理是将RNT涂覆液涂覆在模具型腔内，利用压力使纳米分子扩散，在模具表面形成纳米金属碳化物涂层。该过程由内向外扩展，厚度和硬度随着模具的工作时间而增加。涂层厚度在0.1-1μm之间，硬度为HV1100-1600。即使模具承受较大的载荷，涂层也不会因基材塑性变形而脱落。其厚度和硬度随着模具的工作时间和涂层次数由内向外增加。

单次涂覆RNT涂层通常可以保证100-500件不出现划痕。但是，这项技术对于划痕严重的零件、生产过程中会产生热量的零件以及超高强度钢板尚不成熟，其使用成本也相对较高。RNT常用于五金冲压模具（例如不锈钢、锻铁件等），可以显著减少模具维修次数，延长模具寿命。如果沙发腿采用薄板或低强度材料（例如铝材），RNT可能比TD/PVD更具性价比。

润滑解决方案

在生产过程中使用合适的润滑剂可以有效改善摩擦条件，减少划痕。它们的主要功能是利用润滑油膜隔开接触副。上油通常是人工进行的，或者在线头使用自动化设备进行。此外，使用润滑剂可以有效减少隐蔽损伤和开裂问题。但是，使用润滑剂会使环境脏乱和湿滑。为了改善上油对工作环境的影响，宝钢、武钢、马钢等钢铁企业近年来开发了自润滑钢板。自润滑涂层钢板具有优异的自润滑性、耐腐蚀性、耐指纹性、加工成形性和涂层性能。它们主要是在钢板上轧制一层有机涂层，无需在冲压成形过程中额外添加润滑油。但是，使用成本略高，尚未得到广泛应用。

结论

由于成型载荷和成型材料的巨大差异，在决定采用何种措施来解决工件划伤问题时，必须不仅要考虑解决方案的有效性，还要考虑产品的批量大小、实施的难易程度、经济因素以及其他方面，才能选择最合适的方法。

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