粉末冶金模具脱模保养（课件）

粉末冶金模具脱模保养汇报人：***(职务/职称)日

期：2025年**月**日·粉末冶金模具概述·

脱模工艺原理与技术规范·模具日常维护保养体系·模具损伤检测与评估·模具修复技术专题·脱模剂选择与优化·

模具存储管理规范目录·

典型故障案例分析·模具智能化保养趋势·

安全生产规范·成本控制与优化·

行业标准解读·

新技术应用展望·

培训体系建设目录粉末冶金模具概述模腔结构设计模腔是粉末冶金模具的核心部分，

其形状和尺寸直接影响最终产品的精度和密度分布，通常采用高精度

数控加工确保尺寸公差控制在±0.01mm

以内。导向定位装置模具的导柱导套系统保证上下模精准对合，通常采用淬硬钢配合滚珠轴承

结构，重复定位精度需达到0.005mm以

下，有效延长模具寿命。顶出系统功能顶出机构负责将成型后的坯体从模腔中平稳推出，需具备高刚性、低摩擦

系数和抗疲劳特性，常见结构包括机

械顶杆和液压顶出两种形式。模具基本结构与功能特点常见模具材料特性分析硬质合金

(YG系列)具有极高的硬度和耐磨性

(HRA≥90),适用于大批量生产钨钢模具，但脆性较大且加工困难，成本约为工具钢的3-5倍。高速钢

(SKH51/M2)综合性能优异，热处理后硬度可达HRC62-64,抗弯强度超过3000MPa,

是中高负荷模具的首选材料，需配合PVD涂层提升表面性能。粉末冶金工具钢

(ASP

系列)采用粉末冶金工艺制备，碳化物分布均匀，兼具高硬度

(HRC60-62)

和良好韧性，特别适合复杂形状模具的制造。陶瓷材料

(A1203/Zr02)具备超高的耐高温性能(工作温度可达1400℃)和化学稳定性，但抗冲击性能差，主要用于特殊工况下的模具镶件。成型精度控制模具的尺寸稳定性和表面粗糙度(通常要求Ra≤0.2μm)直接决定产品尺寸精度，精密模具可使产品达到IT7-IT8

级公差标准。生产效率保障优质模具可实现每分钟30-50次的压制频率，配合自动脱模系统能将单件生产周期缩短至5-8秒，大幅提升产能。成本控制核心模具寿命直接影响单件成本，采用优化设计的模具可完成50-100万次压制，相比普通模具降低30%以上的维护更换成本。模具在粉末冶金中的关键作用脱模工艺原理与技术规范04

制品几何复杂度带有侧凹、螺纹等复杂结构的零件脱

模阻力更大，需通过分段脱模或浮动

模设计缓解应力集中。03

润滑剂使用效果脱模剂的选择和涂覆均匀性会显著影

响脱模力，建议采用高温稳定性好的

硅基或氟碳类润滑剂。02

模具表面粗糙度模具内壁的粗糙度越高，脱模摩擦力

越大，需通过抛光或涂层技术降低表

面摩擦系数。脱模力计算与影响因素粉末冶金制品在烧结过程中会发生收

缩，收缩率直接影响脱模力的大小，需根据材料特性精确计算收缩系数。01

材料收缩率速度梯度控制顶出系统同步性预脱模阶段采用先慢后快的脱模速度曲线，初始速度不超过5mm/s以避免表面

划伤。先施加10%-15%的额定脱模力使制品与模腔初步分离，消除静摩擦

力造成的粘附效应。多顶杆脱模时需保证各顶杆位移误差小于0.1mm,

防止制品变形或

开裂。标准脱模操作流程模具预热温度通常维持在150-200℃范围，温度过低会导致润滑剂失效，过高可能引起粉

末氧化。冷却速率优化对于高密度制品采用阶梯式降温，先

以5℃/min

缓冷至300℃后再自然冷却脱模温差管理制品与模具的温差应控制在±15℃以内，避免因热膨胀系数差异造成卡模温控系统精度要求热电偶测温误差不超过±3℃,加

热板温度波动幅度小于2℃。温度参数控制要点03模具日常维护保养体系清洁保养标准操作规程脱模剂残留清除每次脱模后使用专用溶剂清洗模腔与顶针部位，防止残留物硬化导致模具拉伤或尺寸偏差。表面防锈处理清洁后立即喷涂防锈油，重点保护导柱、滑轨等精密部件，湿度大于60%时需每日补涂。气枪深度清洁每周采用0.6MPa以上干燥压缩空气清理排气槽和嵌件缝隙，避免粉末堆积

影响合模精度。高温润滑剂优先选用含二硫化钼或石墨的高温润滑脂，适用于压制高硬度金属粉末的模具，需在150℃以上工况保持润滑稳定性

。干膜润滑技术对复杂形状模具使用PTFE干膜润滑剂,通过静电喷涂形成5-10μm薄膜，减少脱模阻力且不影响粉末填充率。润滑周期管理连续生产时每200-300次压制需补涂润滑剂，停机超过8小时需重新润滑，并建立润滑记录表跟踪效果。采用雾化喷涂设备将水基润滑剂均匀覆盖模腔表面，喷涂量控制在0.5-1.2ml/dm²,过量会导致压制件密度不均。润滑剂选择与应用方法喷涂式润滑防锈处理技术规范气相防锈包装长期存储的模具需用VCI(

气

相缓蚀剂)防锈膜包裹，并在模腔内放置湿度指示

卡，确保相对湿度低于40%。动态防锈方案生产间歇期采用防锈油循环系统，通过模温机将60℃防锈油注入模具流道，形成动态保护层，适用于多孔结构模具。对模具钢表面进行硝酸钝化处理，形成致密氧化膜，提升抗腐蚀能力，处理后

需用去离子水冲洗并烘干。钝化处理工艺模具损伤检测与评估表面磨损检测通过光学显微镜或表面粗糙度仪观察模具工作面是否存在划痕、剥落或材料转移现象。裂纹探查采用渗透检测或磁粉探伤技术，识别模具内部或表面的微观裂纹及应力集中区

域。尺寸精度测量使用三坐标测量机定期检查型腔尺寸偏差，判断是否因塑性变形导致尺寸超差常见损伤类型识别方法尺寸精度测量技术三坐标测量技术通过高精度探头对模具关键尺寸进行三维扫描，检测形位公差和磨损量

,精度可达±0.001mm。利用白光干涉原理测量模具表面微观形貌，适用于评估脱模斜度、棱边倒角等细微特征精度。激光跟踪仪动态校准采用激光测距技术实时监控大型模具的热变形量，补偿温度变化导致的尺寸漂移误差。光学轮廓仪检测多因素耦合分析·

综合考量热疲劳、机械疲劳和腐蚀效应，采用有限元仿真模拟模

具应力分布，量化多因素协同作用下的寿命衰减规律。·

引入机器学习算法，利用历史失效数据训练模型，实现不同工况下的寿命自适应预测。·

建立磨损深度与压制次数的关系曲线，结合材料硬度、粉末特性

等参数构建回归模型，预测模具剩余使用寿命。·通过实时监测模具表面粗糙度变化，动态修正预测模型，提高预警准确率。使用寿命预测模型基于磨损速率的预测05模具修复技术专题提升模具耐磨性通过等离子喷涂、激光熔覆等技术在模具表面形成高硬度涂层，有效抵抗粉末摩擦磨损，延长模具使用寿命。改善脱模性能采用化学镀镍或PVD镀层工艺降低模具表面粗糙度，减少粉末粘附，确保脱模顺畅并提高制品表面光洁度。表面处理修复工艺尺寸补偿修复方案针对因长期使用导致的模具型腔尺寸偏差，通过精密测量与材料填补技术恢复原始精度，保障成形件的尺寸一致性。冷焊技术应用通过低温金属堆积填补模具裂纹或凹坑，避免热变形风险，适用于对

温度敏感的模具材料修复。利用电化学沉积原理在磨损部位局部增材，修复微米级尺寸误差，尤

其适用于高精度小型模具。电刷镀修复局部强化技术应用关键部位强化·

对模具受力集中区域(如模芯、顶针孔)进行渗碳或氮化处理，提高局部硬度和抗疲劳性能，减少应力开裂风险。·

采用超音速火焰喷涂

(HVOF)在模具

边缘沉积碳化钨涂层，增强抗冲击能·

结合无损检测技术(如超声波探伤)

定期评估模具内部缺陷，制定预防性

修复计划，避免突发性失效。·

建立模具使用档案，记录修复次数与

强化部位，为后续工艺优化提供数据

支

持

。寿命预测与维护力，适用于复杂形状模具的棱角保护脱模剂选择与优化脱模剂性能指标分析热稳定性优质脱模剂需在200-400℃高温环境下保持化学稳定性

,避免分解产生气体导致制

品气孔缺陷，同时要求高温

下仍能形成均匀润滑膜层。润滑分离性脱模剂需具备极低的表面张

力(通常≤25mN/m),能在

模具与坯体间形成纳米级隔

离膜，实现脱模力降低40%-

60%,减少制品边缘破损风

险。残留控制高性能脱模剂应满足烧结后

灰分残留量<0.03%,避免

碳污染影响制品机械性能，

尤其对高精度齿轮、轴承等

结构件至关重要。环保型脱模剂研发进展水性复合体系采用纳米二氧化硅/聚醚改性硅氧烷复

合乳液，VOC含量<50g/L,

较传统溶剂型脱模剂降低80%污染，且能在模具

表面形成三维网状保护膜。无硅配方技术通过氟碳化合物与酯类协同作用，解

决硅迁移导致的二次加工不良问题，在磁性材料压制中实现脱模次数提升

至5000次以上。自清洁型脱模剂含特殊催化组分的脱模剂可在烧结过程同步分解，实现模具零残留，减少

75%的模具清洗频次，特别适合复杂异形件连续生产。生物基材料以蓖麻油衍生物为主体开发的脱模剂,生物降解率达92%以上，耐温性能突

破300℃,已成功应用于汽车连杆粉末

冶金件量产。01030204喷涂参数控制采用0.3-0.5MPa雾化压力，喷嘴距模具150-200mm,膜厚控制在5-8μm时脱模效率最佳，过厚会导致制品密度分布不均。周期管理建立基于压制次数的动态补涂制度，每50-100次压制后补充喷涂1次，既能保证脱模效果又可减少30%脱模剂消

耗

。温度适配策略模具预热至120-150℃时喷涂，可使脱模剂形成致密分子排列，相比常温喷涂脱模力再降低15%-20%。应用工艺参数优化模具存储管理规范温湿度调控存储环境应保持恒温(20-25℃)和恒湿(

相对湿度40-60%),避免模具因温差或湿度

过大产生氧化或锈蚀，影响尺寸精度。避光通风要求存储区域需避免阳光直射，并配备通风系统,减少潮湿空气滞留，防止模具钢材发生晶

间腐蚀。需配备密封柜或防尘罩，防止金属粉尘、油污等污染物附着模具表面，导致脱模时划伤

制品或降低模具寿命。环境条件控制标准防尘防污措施防变形存储方案专用支架支撑大型模具需水平放置于定制支架

上，关键成型面悬空，避免自重

导致型腔变形，支架材质应选用

防震橡胶或尼龙以减少应力集中周期性翻转对长径比大于3:1的细长模具，每季度需翻转180°调整受力方向，避免单一方向应力导致材料蠕变。模块分离存放对于多组件模具，应将模芯、模套等分体拆卸存放，接触面涂抹防锈脂并用缓冲纸隔开，防止长期接触产生压痕或微变形。相邻模具间距需大于50cm,

高

碳钢模具应做消磁处理，防止残余磁性引发相互吸附碰撞。磁性隔离处理表面完整性检测通过工业内窥镜检查深孔、窄槽等区域，发现裂纹或剥落需进行等离子喷涂修复，粗糙度Ra值需控制在0.8μm以内。尺寸复验校准使用三坐标测量仪检测关键型腔尺寸，公差超过±0.01mm需返厂修正，确保压制粉末时的尺寸传递准确性。手动预压顶针、导柱等机构，确认行程顺畅度，注入专用高温润滑脂(滴点≥260℃),避免生产中出现卡模。启用前检查流程运动部件润滑测试典型故障案例分析脱模剂选择与喷涂工艺选用耐高温水性脱模剂(如硅基或氟碳类),通过自动喷涂系统均匀覆盖模腔。喷涂参

数需根据粉末特性调整，压力控制在0.3-0.5MPa,

角度保持45°±5°以避免局部堆积模具表面处理优化采用高硬度镀层(如CrN或TiA1N涂层)提升模具表面光洁度，降低粉末与模壁的摩擦系

数，减少脱模阻力。定期进行抛光处理，确保表面粗糙度控制在Ra0.2μm

以内。温控系统升级在模压过程中将模具温度稳定在120-150℃范围内，采用闭环控温系统避免温度波动。对于高合金粉末，可增设梯度温控模块，使模腔与冲头温差不超过15℃。粘模故障处理方案裂纹扩展预防措施应力集中点结构优化通过有限元分析识别模具应力集中区域(如过渡圆角、台阶处),将R角半径从0.5mm增大至2mm以上。采用渐进式截面变化设计，避免突变结构导致应力骤增。预压与保压参数调整对易裂坯件实施阶梯式加压，初始压力设为终压的20%,保压时间延长至3-5秒。对于复杂形状制品，可增加20-30%的弹性后效补偿量。材料热处理工艺改进选用ASP-60粉末高速钢时，采用三重回火工艺(560℃×2h×3

次),使残余奥氏体转化率提升至98%以上，硬度稳定在62-64HRC,断裂韧性提高30%。裂纹在线监测系统集成声发射传感器(频率范围50-400kHz)实时捕捉模具内部微裂纹信号，当AE计数率超过200次/秒时自动停机检修，实现早期预警。02040103模具磨损补偿机制建立模腔尺寸数据库，每5000次压制后采用三坐标测量仪检测关键尺寸。对径向磨损量超过0.05mm的型腔，通过电火花加工进行局部补焊修复，补偿量按1:1.2比例设计。压制力闭环控制系统采用伺服液压机配合LVDT位移传感器，将压制力波动控制在±1.5%以内。对于高度尺寸超差，实施动态压力补偿算法，根据粉末填充量自动调整下行终止位置。粉末批次稳定性管理要求供应商提供粒度分布D50±5μm的粉末，松装密度波动不超过±0.15g/cm³

。每批次粉末需进行压缩性测试，压缩比差异大于3%时需调整装粉高度参数。尺寸超差整改方法模具智能化保养趋势02

远程监控与预警利用5G网络传输数据至云端平台，当

模具出现异常磨损或变形时自动触发

预警机制，减少非计划停机时间。通过嵌入式传感器实时监测模具温度

、压力、振动等关键参数，实现生产

过程中的动态数据反馈，为后续分析

提供基础。建立模具全生命周期数据库，通过机

器学习算法识别参数异常模式，为工

艺改进提供数据支撑。将模压机、模具与中央控制系统深度

集成，实现生产设备间的数据共享与

协同优化，提升整体设备效率(OEE)物联网监测技术应用03

设备互联互通

04

历史数据分析01

实时数据采集剩余寿命预测基于振动分析和声发射技术，构建模具疲劳损伤模型，

精确计算模具剩余使用周期并规划更换节点。智能诊断算法采用深度神经网络处理多源传感数据，自动识别模具裂纹、粘粉等典型故障类型，诊断准确率达95%以上。维护策略优化结合生产计划与模具健康状态，动态生成最优维护方案,实现预防性维护向预测性维护的转型升级。预测性维护系统构建三维可视化展示运用数字孪生技术建立模具三维模型

,实时映射物理模具状态，支持虚拟

调试与碰撞检测。知识库集成将专家经验转化为标准化故障处理预

案，支持AR眼镜辅助维修时的实时调

阅与指导。全流程追溯系统通过RFID芯片记录每次脱模的工艺参数和维护记录，形成完整的质量追溯

链条。能效分析模块统计模具单位产量能耗数据，识别高

能耗工艺环节并提出节能优化方案。数字化管理平台建设10安全生产规范定期健康检查接触金属粉末的人员需每半年进行肺功能检测和重金属含量筛查，预防职业性尘肺病或重金属中毒。规范操作培训所有人员需通过安全操作考核，掌握紧急停机、粉尘泄漏处理及急救措施，确保突发情况下的快速响应。穿戴防护装备操作人员必须佩戴防尘口罩、护目镜、防切割手套及防静电工作服，避免金属

粉尘吸入或皮肤接触。操作人员防护要求开机前检查确保设备各部件完好无损，润滑系统正常，电气线路无裸露或老化现象，避免因设备故障引发安全事故。规范操作流程严格按照设备说明书进行操作，禁止超负荷运行，模具安装需稳固，脱模过程中注意压力控制，防止模具崩裂或飞溅伤人。紧急停机处理设备运行中出现异常噪音、过热或漏油等情况时，立即按下紧急停止按钮，切断电源并上报维修，严禁擅自拆卸或继续使用故障设备。设备安全操作规程·

执行液压系统紧急泄压程序，通过模温机

将模具升温至120℃并保持15分钟，利用热膨胀系数差解除卡模。·

若机械卡死持续，需采用专用退模油浸泡4

小时以上，禁止使用氧乙炔切割等高温手

段破坏模具。·

立即启动负压回收系统，采用H13级HEPA过

滤器收集逸散粉末，污染区域用防爆型吸

尘器清理，禁止使用压缩空气吹扫。·

泄漏量超过500g时需疏散半径5米内人员，待粉尘沉降后使用磁吸装置回收铁基粉末

,铜基粉末则需用专用螯合剂处理。应急处理预案模具卡死处置粉末泄漏处理成本控制与优化维护成本分析模型设备折旧与维修费用建立设备折旧模型，结合历史维修数据预测未来维护成本，包括备件更换模具损耗量化评估通过统计模具使用次数与磨损程度的关系，量化单次成形的模具损耗成本,为工艺优化提供数据支撑。预防性维护成本计算分析定期保养、润滑、清洁等预防措施的成本投入，对比突发故障维修费用，验证预防性维护的经济性。停机损失综合测算将模具维护导致的停机时间转化为产能损失，纳入成本模型形成完整的维护成本分析体系。、人工检修等直接费用。运用无损检测技术评估模具关键部位的疲劳程度，结合材料特性预测剩余使用寿命。成本效益动态评估模型定期对比模具维护投入与产出效益，当累计维护成本超过新模具成本的60%时触发更换预警。全周期成本数据采集从模具设计、制造、使用到报废阶段全程跟踪成本数据，建立动态更新

的成本数据库。寿命周期成本管理关键部件剩余寿命预测智能润滑系统改造安装自动润滑装置，通过传感器监测润滑状态，降低人工润滑成本的同时减少异常磨损。快速换模技术应用采用液压锁紧机构和定位导柱系统，将换模时间从2小时压缩至

15分钟，提升设备利用率。再生处理工艺开发对报废模具进行激光熔覆修复或表面重熔处理，使30%的报废模具实现二次利用。标准化模具设计体系建立通用模架库和标准件库，减少非标模具开发成本，缩短设计

周期30%以上。降本增效实施方案魏手当不乡T国家标准核心要求材料性能要求模具材料需具备高硬度、耐磨性和抗热疲劳性，确保在高温

高压下保持稳定性。表面处理规范工作表面需进行渗氮或PVD涂层

处理，表面粗糙度Ra≤0.4μm,并定期检测涂层附着力。尺寸精度控制脱模机构公差需符合GB/T1800.1-2020标准，关键配合部位精度等级不低于IT6级。行业最佳实践分享定期润滑维护采用高温润滑剂对模具导向部件和

顶针机构进行周期性保养，降低摩擦系数并延长模具寿命。温控系统优化保持模具工作温度在±2℃波动范围内

,通过冷却水道清理和PID温控模块升

级实现稳定脱模。脱模剂科学选用根据材料特性选择水基或油基脱模剂

,严格控制喷涂厚度(建议10-15μm)以避免产品表面缺陷。日本标准创新方向·

微型化加工规范：JIS

Z

2550针对0.5g以下微型零件

的模冲同轴度要求≤0.003mm,配套开发了镜面电火

花加工工艺。·

快速换模体系：丰田体系推广的QDC

(快速换模)系

统将模具更换时间压缩至15分钟内，显著提升产线柔

性。欧美标准技术特点·

材料适应性要求：ASTMB925标准强制要求模具钢需

通过-40℃低温冲击测试，而国标仅规定常温力学性

能。·

清洁度管控指标：德国DIN30910规定每平方厘米模面残留粉末不得超过50微克，比国标严格3倍。国际标准对比分析新技术应用展望精密修复能力3D打印技术通过激光熔覆或选择性激光烧结

(SLS)

可精确修复模具的局部损伤，如裂纹或磨损区域。该技术能根据三维扫描数据重建原始几何形状，修复精度可达±0.05mm,

尤其适用于复杂型腔模具的再制造。材料兼容性新型金属基复合材料(如WC-Co混合粉末)的研发，使打印修复层与模具基体实现冶金结合，硬度可恢复至HRC60以上。通过梯度材料设计，还能优化

修复区域的耐磨性与韧性匹配。3D打印修复技术超硬复合涂层采用物理气相沉积

(PVD)

技术制备

的TiA1N/A1CrN多层纳米涂层，硬度

超过40GPa,摩擦系数低于0.3。实

验表明该涂层可使模具在压制碳化

钨时的寿命延长3-5倍，且能有效抑

制粉末粘附。智能响应涂层基于形状记忆合金

(SMA)

的智能涂层可在温度变化时主动调节表面微

结构，当模