提高產(chǎn)氣藥壓片成型模的壽命的探索

張海偉 劉總漢 李磊

摘要：壓片成型模的磨損在產(chǎn)氣藥片劑制造中是不可避免的，由于成型模的磨損將導(dǎo)致產(chǎn)氣藥制片許多質(zhì)量問題，從而導(dǎo)致產(chǎn)氣藥片產(chǎn)生許多不安全因素。例如由于上、下模的端面磨損會(huì)造成藥劑顆粒的端面粘附，藥片的飛邊超標(biāo)，中模的成型面磨損會(huì)導(dǎo)致的產(chǎn)氣藥片出現(xiàn)加蓋、層壓、裂片的狀態(tài)出現(xiàn)。所以成型模的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)提高模具壽命，減少藥片的質(zhì)量問題至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：汽車安全氣囊;產(chǎn)氣藥;壓片成型模

一、成型模的重要性：

汽車安全氣囊系統(tǒng)有三個(gè)關(guān)鍵零部件：電控單元（ECU）、傳感器、氣體發(fā)生器。氣體發(fā)生器的性能主要性能取決于產(chǎn)氣藥性能。產(chǎn)氣藥是氣體發(fā)生器的核心部件之一，產(chǎn)氣藥的性能就顯得尤為重要，產(chǎn)氣藥主要是通過壓片機(jī)成型模壓制后的產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，需要定期更換大量成型模，因此壓制藥片成型模直接影響到藥片成型后的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。

二、影響壓片成型模壽命的相關(guān)因素、改善方法及使用效果：

壓片機(jī)成型模具是壓片機(jī)中的一個(gè)重要部件，它是由上模、下模、中模三部分組成，上下模通過上下沖擊力作用于中模內(nèi)的藥劑，使得藥片成型并最后由下模推出中模。壓片成型模直接影響到產(chǎn)氣藥生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的質(zhì)量及使用壽命，因此壓片成型模的正確選擇就顯得十分重要。

1、藥劑顆粒的物理性能：

藥劑顆粒的物理性能決定了藥片的成型壓力及成型模間隙大小，從而也影響成型模使用壽命

1.1、藥劑顆粒的硬度;顆粒硬度越高，壓片成型壓力就越大，成型模就越容易磨損、變形、斷沖。

1.2、藥劑顆粒的含粉量;含粉量過低壓片時(shí)不易粘合，含粉量過高壓片時(shí)氣體不易排出，退模時(shí)壓片容易出現(xiàn)揭蓋、裂片等現(xiàn)象。

通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的反饋，藥劑顆粒的硬度控制在硬度應(yīng)位于3～5KN：粒度分布控制在18～60目占90%，其余為10%粉末。

2、成型模材質(zhì)：

選擇合適的鋼材是保證成型模壽命的關(guān)鍵，常用材料有合金鋼沖模、硬質(zhì)合金沖模沖模。成型模應(yīng)滿足以下必要特性：

·強(qiáng)度：能夠承受所施加的應(yīng)力而不會(huì)失效。

·抗疲勞性：當(dāng)材料經(jīng)受循環(huán)加載時(shí)發(fā)生的侵蝕性和局部結(jié)構(gòu)損壞。

·韌性：抗切屑，開裂和沖頭斷裂。

·耐磨性：耐上、下模沖頭和中模孔磨損。

·硬度：抵抗堅(jiān)硬藥劑顆粒的浸漬。

·抗壓強(qiáng)度：抵抗中模孔振動(dòng)和沖頭尖端塑性變形。

·耐腐蝕性：耐氧化、耐腐蝕（產(chǎn)氣藥具有一定的腐蝕性）。

2.1、對(duì)成型模的上、下沖模材質(zhì)的選擇：國(guó)產(chǎn)沖模常見的合金鋼材料為：Gcr15、Cr12Mov、CrwMn、9CrSi;進(jìn)口沖模常見的材料為：SKD11、SKD51、S1、S7等。

使用后對(duì)比：選用國(guó)產(chǎn)材料Gcr15、Cr12Mov與日本進(jìn)口材料SKD11、SKD51的上、下沖模的單位產(chǎn)能對(duì)比，發(fā)現(xiàn)用SKD11、SKD51做上、下沖模的產(chǎn)能是Gcr15、Cr12Mov的一倍。

2.2、對(duì)成型模的中模材質(zhì)的選擇：常用有合金鋼沖模、硬質(zhì)合金（碳化鎢）沖模、陶瓷沖模、其中：國(guó)產(chǎn)沖模常見的合金鋼材料為：Gcr15、Cr12Mov、CrwMn、9CrSi、碳化鎢WC，YG8，YG20C。進(jìn)口沖模常見的材料為：SKD11、SKD51、S1、S7。

使用后對(duì)比：選用國(guó)產(chǎn)材料Gcr15、Cr12Mov與日本進(jìn)口材料SKD11、SKD51的單位產(chǎn)能對(duì)比，發(fā)現(xiàn)SKD11、SKD51用在中模上的產(chǎn)能與Gcr15、Cr12Mov的產(chǎn)能相差不大。但采用外圈為Gcr15，內(nèi)圈鑲嵌鎢合金YG8，YG20C的中模后，其產(chǎn)能達(dá)到SKD11、SKD51材質(zhì)的中模的5倍。

3、成型模熱處理工藝及表面處理工藝：

成型模熱處理及表面處理質(zhì)量的好壞，決定了模具的內(nèi)在質(zhì)量及使用壽命，它表現(xiàn)在模具的耐磨性、耐腐蝕性、抗粘性、機(jī)械韌性和使用壽命的優(yōu)劣。由于選購(gòu)模具時(shí)熱處理及表面處理不便于控制和測(cè)定，而是通過選擇合格的供應(yīng)商，監(jiān)控生產(chǎn)過程中的各個(gè)工藝內(nèi)部質(zhì)量加以保證。

3.1、成型模熱處理;

3.1.1、調(diào)質(zhì)處理：通過調(diào)質(zhì)處理以獲得材料所需的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。

3.1.2、真空淬火：通過真空淬火處理以獲得模具的表面硬度，增加耐磨性，又保證內(nèi)部組織韌性。

3.2、成型模表面處理;電鍍、真空離子鍍;

通過使用真空淬火加真空離子鍍膜處理工藝與真空淬火加表面鍍鉻處理工藝對(duì)比，前者可使模具磨損減少4倍。

4、成型模的配合間隙：

成型模的配合間隙由于受到壓片機(jī)制造精度、成型模制造精度、藥劑顆粒硬度、藥劑顆粒的含粉量等因素的影響，從而使得模具的使用壽命受到一定影響。

4.1、上沖模與中模的配合間隙：

由于上模與中模平時(shí)是處于分離狀態(tài)，壓片機(jī)運(yùn)行時(shí)，上壓輪將上沖快速推下，使得中模內(nèi)的藥劑沖壓成型。因此上模與中模的配合間隙的大小，對(duì)成型模的壽命會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

4.1.1、間隙過小;除壓片時(shí)藥劑內(nèi)氣體不易排出，退模時(shí)容易產(chǎn)生出現(xiàn)加蓋、層壓、裂片的質(zhì)量問題外，還容易導(dǎo)致上沖模與中模口內(nèi)的磨損，從而影響模具壽命。

4.1.2、間隙過大;間隙過大壓片時(shí)易產(chǎn)生飛邊影響產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2、下沖模與中模的配合間隙：

由于下沖模與中模平時(shí)是處于插入狀態(tài)，壓片機(jī)運(yùn)行時(shí)，下沖通過導(dǎo)軌完成對(duì)中模的受料、定量、沖壓、退料過程。因此下沖模與中模的配合間隙的大小，對(duì)成型模的壽命會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

4.2.1、間隙過小：除了排氣困難并可能出現(xiàn)藥片質(zhì)量問題外，由于壓片時(shí)的上、下沖模壓力會(huì)造成下沖模與中模的磨損。

4.2.2、間隙過大：除了顆粒中的藥粉從間隙中漏出污染設(shè)備外，壓片時(shí)上沖模與中模間隙內(nèi)也會(huì)聚集滿被壓實(shí)的藥粉，從而加大退模阻力影響模具壽命。通過大量的摸索上沖與中模的配合間隙控制在0.09～0.04mm時(shí)模具使用時(shí)間最長(zhǎng)，下沖與中模的配合間隙控制在：0.08～0.025mm模具使用效果最好。

5、成型模的使用及維護(hù)保養(yǎng)：

正確的使用模具以獲得其最大壽命，正確的執(zhí)行7步維護(hù)流程：清潔，評(píng)估，修復(fù)，測(cè)量，拋光，潤(rùn)滑和儲(chǔ)存也能夠獲得其最大壽命，其中很大一部分問題可追溯到不良的操作和維護(hù)程序。

5.1、成型模使用：

由于上、下沖模所承受的主要載荷為軸向交變沖擊載荷，這個(gè)力對(duì)模具的損耗很大。因此模具在使用過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)有：

1、由專人負(fù)責(zé)對(duì)模具的核對(duì)、檢查、維護(hù)、保管和發(fā)放，模具使用過程中，要做好模具使用履歷并錄入模具使用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并歸檔保存。

2、使用前、后均應(yīng)先檢查模具的表面，查看片形有無卷邊、缺角、爆沖和磨損;沖模的片形面要光亮，防止粘片、疊片等。

3、為防止片重差異，必須控制沖桿長(zhǎng)度的一致性。特別是新、舊沖模配付使用時(shí)，更應(yīng)注意長(zhǎng)度的一致性。

4、壓片力的調(diào)整盡量小些，依片劑硬度合格為準(zhǔn);不要為追求片子越硬越好而過量調(diào)大壓力超壓使用。

5、裝、拆模具時(shí)應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)WI說明書操作方法進(jìn)行。

6、壓片結(jié)束后，應(yīng)將沖模及時(shí)卸下，用酒精擦拭干凈并及時(shí)涂防銹油防銹備用。

7、當(dāng)壓片的飛邊超標(biāo)15%時(shí)，允許對(duì)上、下沖模進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后的長(zhǎng)度必須在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)壓片出現(xiàn)裂片時(shí)，允許對(duì)中模進(jìn)行成型深度調(diào)整或進(jìn)行翻面調(diào)整。

5.2、成型模的維護(hù)保養(yǎng)：

嚴(yán)格執(zhí)行成型模的7步維護(hù)保養(yǎng)：清潔、評(píng)估、修復(fù)、測(cè)量、拋光、潤(rùn)滑和儲(chǔ)存流程。可以延長(zhǎng)其成型模的使用壽命。

實(shí)踐證明，正確的使用成型模并做好日常維護(hù)保養(yǎng)，按照規(guī)范對(duì)進(jìn)行上、下沖模修復(fù)，將其壽命提高2.4倍。中模通過調(diào)整成型高度、翻面使用，使用壽命提高3倍。通過模具使用壽命的問題發(fā)現(xiàn)，其中很大一部分可追溯到不良的操作和維護(hù)程序

結(jié)論：

壓片成型模的選用、使用、維護(hù)保養(yǎng)是非常專業(yè)的技術(shù)工作，生產(chǎn)管理部門的模具工程師、設(shè)備維護(hù)工、設(shè)備操作工相互配合，充分利用設(shè)備固有的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合物料顆粒的物理特性，將成型模的使用做到最高效能。

參考文獻(xiàn)：

[1]、孫晶.壓片機(jī)模具失效原因分析《理化檢驗(yàn)（物理分冊(cè)）》。