拉伸件表面出现划痕的原因分析
拉伸件表面划痕是生产中常见的外观缺陷,表现为沿材料流动方向或随机分布的线性凹槽,不仅影响产品美观,还可能破坏表面防护层,降低不易腐蚀能力,甚至成为应力集中点引发后续开裂。划痕的产生并非单一因素导致,而是与材料状态、模具条件、工艺操作及环境清洁度密切相关,需从多维度系统剖析成因。
一、材料相关因素:划痕产生的基础诱因
材料本身的特性与预处理状态,是决定拉伸件是否易产生划痕的重要前提。
一方面,坯料表面存在原始缺陷时,易在拉伸中加剧形成划痕。若坯料在轧制、存储过程中已存在细微划伤、压痕或氧化皮,拉伸时这些缺陷会在模具压力作用下被 “放大”,氧化皮脱落还可能嵌入材料表面形成凹槽;部分材料含有的硬质点杂质(如铝合金中的铁相颗粒、不锈钢中的碳化物夹杂),硬度不错于基体材料,拉伸过程中硬质点与模具摩擦或相互挤压,会在表面划出划痕。
另一方面,坯料表面润滑不良会直接增加划痕风险。若润滑剂涂抹不均,局部区域因缺乏润滑导致材料与模具直接接触,摩擦系数骤升(无润滑时摩擦系数可达 0.3-0.5,正常润滑时仅 0.08-0.15),模具表面的微小凸起会直接刮擦材料表面;润滑剂本身若含有颗粒杂质(如未过滤的金属碎屑、尘埃),拉伸时杂质会在模具与材料间形成 “研磨作用”,反复摩擦后产生划痕。
二、模具相关因素:划痕产生的关键载体
模具作为拉伸加工的核心工具,其表面状态、结构设计与维护情况,直接影响拉伸件表面质量,是划痕产生的主要载体。
起先,模具表面光洁度不足是划痕的常见诱因。若凹模、凸模或压边圈表面粗糙度超标(Ra>0.4μm),存在加工刀痕、抛光残留的纹路或磨损痕迹,拉伸时这些粗糙部位会与材料表面产生剧烈摩擦,将纹路 “复制” 到工件表面形成划痕;模具长期使用后,表面因磨损出现微小凹陷或凸起,甚至因疲劳产生细微裂纹,这些缺陷会在材料流动过程中持续刮擦,导致连续划痕。
其次,模具结构设计不正确会加剧划痕产生。若模具入口处或圆角过渡区域存在尖锐边缘、毛刺,拉伸时坯料进入模具的瞬间会被尖锐部位刮擦;凸模与凹模的间隙不均匀,局部间隙过小会导致材料被过度挤压,同时增加摩擦阻力,使材料表面与模具侧壁强行摩擦产生划痕;模具定位装置(如定位销)若安装偏差或表面粗糙,会在坯料定位过程中划伤材料边缘,后续拉伸时该划痕会延伸至工件主体区域。
然后,模具维护不当会持续引发划痕。模具使用后若未及时清理,表面残留的金属碎屑、润滑剂残渣会堆积在型腔表面,下次拉伸时这些杂质会被压入材料表面或随材料流动划出划痕;模具长期使用后未及时抛光修理,磨损加剧导致表面缺陷累积,划痕产生概率会随使用次数增加而明显上升。
三、工艺操作因素:划痕产生的过程推手
拉伸工艺参数的设定与操作规范性,决定了加工过程中材料与模具的相互作用状态,是划痕产生的过程推手。
一是拉伸速度与压力控制不当。若拉伸速度过快(如超过 120mm/s),材料流动速度与模具表面的相对运动速度增大,局部摩擦热量骤升,可能导致润滑剂膜破裂,材料与模具直接接触产生划痕;拉伸压力过大时,材料与模具的贴合压力过高,模具表面的微小缺陷会愈深地压入材料表面,形成愈明显的划痕,在材料塑性较差时,高压还可能导致材料表面开裂伴随划痕。
二是多道次拉伸工序衔接问题。若前道拉伸后工件表面已存在细微划痕,未及时处理便进入下道工序,后续拉伸时划痕会在模具压力作用下进一步加深、延长;中间退火处理后若未对工件表面进行清洁,氧化皮或退火残渣会附着在表面,下道拉伸时这些杂质会成为划痕的 “催化剂”,加剧表面损伤。
三是操作过程中的人为失误。人工上料时若手部接触坯料表面,汗液、油污会污染材料,拉伸时污染区域润滑效果下降易产生划痕;若坯料定位时出现偏移,强行按压调整会导致材料与模具边缘摩擦,或使材料在拉伸中受力不均,局部过度摩擦产生划痕。
四、环境相关因素:划痕产生的隐性影响
生产环境的清洁度与温湿度控制,虽不直接作用于拉伸过程,但会通过间接方式增加划痕风险,属于易被忽视的隐性因素。
车间空气中的粉尘、金属碎屑若浓度过高,会在拉伸过程中随气流进入模具型腔,或附着在坯料表面,这些微小颗粒在模具与材料的挤压摩擦下,会在工件表面形成点状或线状划痕;若车间湿度超标(相对湿度>60%),模具表面易产生轻微锈蚀,锈蚀部位的粗糙表面与材料接触时,会直接刮擦形成划痕,同时锈蚀产物脱落也会成为划痕的诱因。
此外,工位器具的清洁度也会影响材料表面状态。若存放坯料或半成品的料架表面粗糙、有毛刺,或残留金属碎屑,材料在搬运、存放过程中会与料架摩擦,提前产生表面划伤,这些划伤在后续拉伸中会进一步显现或加重。
拉伸件表面划痕的成因具有复杂性与关联性,往往是多种因素共同作用的结果。实际生产中,需结合划痕的分布形态、深层及产生环节,针对性排查材料、模具、工艺、环境等维度的问题,才能准确定位根源。只有从源头控制各影响因素,才能减少划痕缺陷,提升拉伸件表面质量稳定性。

