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【朗惠包装杯】压片机冲模介绍和常见问题解决方案
毒手药王原创，转载请注明并与作者联系
片剂是应用最广泛的剂型，片剂生产中，模具造成片剂质量问题的因素有很多。压片机冲模又是最常用的片剂设备压片机上不可缺少的一种附件。压片机选购之后如何正确地选择合适的冲模也是一件十分重要的工作，在日常不少片剂药厂因冲模选择不当而导致所购的压片机不能正常使用。使用最新的CAD/CAM技术，选择高级的合金钢材、卓越的热处理技术以及科学的检测手段来生产各式压片机冲模。下面分别论述压片机模具介绍和常见问题解决方案。
1. 冲模的种类
冲模的种类繁多，但我们可以根据所使用设备的不同，材料的不同，标准的不同，形状的不同而加以区分：
1.1 按使用的设备不同，有单冲压片机冲模、旋转式压片机冲模、花篮式压片机冲模以及压力机冲模；
1.2 按制造的材料不同，有合金钢冲模、硬质合金冲模、陶瓷冲模、镀铬、镀钛冲模；国产冲模最常见的合金钢材料为：GCr15，Crl2MoV，CrWuMn，9Mn2V，9CrSi；进口冲模最常见的材料为：A2、O1、S1、S7、PHG.S、PHG-P。
1.3 按标准不同，有ZP标准(GB12253.90)冲模、IPT国际标准冲模、EU标准冲模以及各种非标准的专用压片机冲模及电池环冲模；(高速压片机冲模的标准JB/T20080.1-2006(T系列))
另外，压片机冲模因其标准及机器款式不同，有单冲压片机冲模和旋转压片机冲模之分。单冲压片机和旋转式压片机的冲模根据规格、直径大小、片剂形状的不同又可分为圆形冲模和异形冲模。圆形冲模：浅弧圆冲、深弧圆冲、斜平圆冲、纯平圆冲异形冲模：除圆形以外的几何形状，诸如椭圆形、键形（胶囊形）、三角形等具体需要什么样的冲模，均可根据需方要求定做。
2.冲模的材料
2.1 GrCr15 轴承钢；
一般使用轴承钢的大多数是70-80年底的低速压片机，这类压片机主要是精度不搞，旋转速度不快，模具的尺寸精度也不高，容易加工。目前使用这样的设备在国内体量还是满大的，主要压中药的，因为中药有不同程度上对模具有腐蚀，模具的经常需要更换，在上海的崇明县有专门生产低速模具的厂家，约10多家左右，价格也是非常便宜30-35每副。由于价格买不上去，模具的加工方法也非常粗槽。除了上海接这样的模具订单，其他模具厂家基本上是不接这样的模具。
2.2 6CrW2Si材料；
6CrW2Si材料在国内高速旋转压片机模具上使用非常普遍，6CrW2Si是在铬硅钢的基础上加入了一定量的钨而形成的钢。是因为钨非常耐磨，硬度比较高。在机械加工的数控刀具上就添加了钨，某些商家卖菜刀就使用菜刀削铁，一根铁丝一砍就断，而且刀没有一点痕迹，可能是在菜刀材料上添加钨。一般使用6CrW2Si材料模具的，都是高速压片机，因为低速压片机使用6CrW2Si成本太高，而且压中药效果有限。目前高速压片机模具的价格非常稳定。国内几个主流的模具供应商质量上基本上差不多。一般情况下，药厂收到模具也不会每个去检测，所以模具的公差很关键。如果去按照原厂图纸检测，估计次品会非常多。
2.3 S7进口材料
进口压片机，如Fette、Manesty、GEA Courtoy、Kikusui、Korsch等等。S7材料的牌号是美国芬可乐公司生产的，其他国家都不能叫S7，因为每个国家的都有自己的钢材牌号，那么问题就出现了，国内主流的压片机模具供应商，只要你说是进口压片机，肯定和你是我们使用是进口材料S7，他们能提供美国芬可乐公司的相关资料和进口凭证吗？个别厂家模具的检验报告都没有。现在国内很多制药公司上FDA项目，FDA所有和压片接触的都要提供材料证明。所以说S7材料怎么去鉴别，当然S7材料和6CrW2Si材料明显的价格就不一样，模具至少放一倍。所以说买进口压片机的厂家，不在乎模具的价格，其实模具的质量没有真的改善多少。
所谓的进口模具材料，是模具直接从国外进口到中国，那国外模具供应商，用什么材料呢。国外使用的材料变化比较多，主要根据压片的特征选择不同的材料，材料如 S7, H13, O1, D2, S440等。如果说国外模具供应商和国内模具供应商同样使用S7材料，为什么国外的S7材料好呢，因为炼钢的工艺区别很大，其次就是热处理，就这两个非常关键，如果钢材和热处理控制不好，模具抛光的再亮也没有用，国内药厂工程师的直观的印象是，这个模具抛光的非常好，非常亮。其实模具抛光到一定程度就可以了，没必要把冲身也抛光的和镜子一样，抛光的时间越久对于钢材的表皮是有影响的。最重要的一点，模具必须不停的压片才能看出来好与坏。
3. 冲模的加工
3.1.先来说一下关于加工，下料（之前已热处理）、磨平面，压片型，粗车各档尺寸，淬火、回火、清洗，外磨 、无心磨，平磨、外磨、抛光，检验、包装，大致的流程就是这样。
3.2.还是先来说一下最普通的模具和最便宜的，也就是ZP系列，使用轴承钢加工的模具，他们是什么样的流程呢，前面几档工艺全部不加工，直接粗车各档尺寸（片型杯面也是直接车出来的），淬火、外磨， 无心磨，平磨、抛光，检验、包装。这样的工艺首先片型无法保持一致性（因为是车出来的）没有回火就直接加工下一道工序，材料的内应力无法消除。后面的工艺也是非常粗糙。
3.3.高速压片机的模具工艺基本上和上面差不多，个别厂家模具淬火后也不进行回火处理，材料的内应力无法消除，片型杯面的抛光的光洁度不一致，很多细节没有控制不好，如倒角，R角，抛光，不主要的尺寸等等。别看这些小细节，如果想真正做好这些细节是很难的。最关键的质量问题还是材料和热处理（淬火）。
3.4.国外的进口模具看起来就舒服，细节方面做的非常好，所有尺寸的一致性控制的也非常好。最主要的是材料和热处理技术过硬。
4.冲模的清洗及保养
建议放在70度去离子水配制的碱性清洁液中自动清洗或异丙醇清洗或70%的酒精清洗干净、用麻布擦干净，后面加上热水冲洗、去除清洁液。如果有条件的可以买一个超声波清洗机自动清洗，清洗好擦干，涂上防锈油，有的制药厂用食用油、有的用机油、黄油、一般不支持用机油和黄油，因为太厚了不方便下次使用。柴油浸泡不错，有的制药厂冲模比较多的，建议使用冲模柜和冲模抛光机来保养模具。存储在盒子里面，这样的盒子非常适合存储模具，方便帮运，清洁，维护。。有点需要提醒，现有国外模具制造商都有专门用于模具超声波清洗用的不锈钢架子，配套使用很方便的。
5.压片模具的磨损及其防护
冲模在压片过程中非常重要,因而对模具的要求越来越高。如何延长模具的寿命,减少磨损,降低成本,增加经济效益是生产厂家最关心的问题。影响模具寿命的因素很多,磨损是影响模具寿命的最重要因素。冲模的寿命一般按照单付冲所压制药片数量来参考，材质不同，镀层不同，差异很大。冲模的寿命只是参考，因为各家药粉成分都不一致，对于特定药粉来说，材质不同，寿命肯定差异很大，但价格也不一样。模具的材料应该是硬度高而且韧性好的材料。由于模具材料的机械性能直接影响模具的寿命,而材料的性能是由其内部组织结构决定的,因而控制内部组织结构是保证模具宏观性能和寿命的关键之一。试验证明,模具材料的硬度越高,其磨损越小,但硬度过高会使韧性降低,使锋利的拐角处容易崩刃。因此,应使刃口的硬度和韧性配合适当。目前工厂中常用的模具钢有GrCr15、6CrW2Si、Cr12MoV、O1、S7、SKD11等等。模具使用寿命，不能无限制，一般在3000万-5000万片时，就应该报废，不能为省钱不更换新的，老冲子冲尾易磨断。
5.1.磨料磨损
由于不同的物料所含的成分不一样。对于物料的腐蚀性、酸碱性等等，对模具磨损主要通过优质的材料及涂层来解决。在压盐酸盐产品时，每天压片结束，要把料打空，使上下冲和中模之间没有料。可以减少加压系统的负载，也可延长冲头的寿命。盐酸盐具有腐蚀性，也可用镀层来提高冲模的抗腐蚀性，一般镀铬或者CN镀层。
5.2冲击磨损
在压片过程的情况下,强烈的冲击作用和频繁的挤压、摩擦会产生脆性破坏,这是由于瞬间的冲击载荷超过了模具材料的强度极限或交变的负荷超过了疲劳极限所引起的,一般发生在脆性的模具材料。这种磨损方式还常常和模具的加工制造及热处理产生的内应力、微裂纹等有关,这些内在的缺陷大大降低了模具的强度与寿命。
5.3疲劳磨损
由于压片模具的冲压次数都达到几百万次甚至千万次以上,经很多次的重复工作和模具本身的缺陷所引起的疲劳损坏称为疲劳磨损。在应力较小的情况下发生较多的是冷疲劳磨损;在压力较大的情况下,经很多次重复工作,由于金属的剧烈摩擦挤压而产生的热效应,使模具表面温度升高,有时可达80～160°С以上。由于存在工作间隙,模具表面会散热降温。在这种冷热交替的作用下,模具表面的应力方向也交替变化,这就导致了热疲劳磨损。冷热疲劳磨损都是由于很多次的重复工作,反复的挤压摩擦,交变的压力作用和模具本身的缺陷所引起的。
正确选择冲模材料与合理制定热处理工艺
6.冲模能够承受的最大压力
6.1.冲模所承受的压力与材质有直接关系，当然，使用硬质、耐磨的材料可以显著增加冲模可以承受的最大压力，目前制药行业（全球）比较普遍的是S-7，当然，成本也比较高，除了原材料贵，加工成本也高；国内其他几种材料价格较低，国内供应商用的比较多，这就是为嘛国产冲模可以卖的比较低价；
6.2.冲模所能承受的压力和冲头横切面的面积呈正比，这个比较好理解；
6.3.冲模所能够承受的最大压力不是靠经验的，是需要经过测量和计算的；这个结果通常供应商在出厂测试合格证或者说明书中都会包含；另外我想说明的是，不要把冲模能够承受的压力和你压片机显示的平均压力划等号，这两个值先撇开大部分国产压片机对压力测试结果的对实际值的代表性，二者本身的测量原理是不一样的，说起来有点复杂，大家想知道可以去自学，举个简单的例子：最大承受力是在特定压力和一定时间内冲模不变形时候的压力最大值，而你压片的过程中，明显每个冲模承受“最大压力”的时间相对很短，所以，有很多人可能发现，即使你压片机在超过建议最大压力下压片时候，冲模也没有发现损坏，但是还是不建议这么做。测定压力的实际值是否和设备的显示值一致的仪器可以用德国HBM的。另外关于压片机是否能承受压力的问题，其实压片机本身能承受的压力是很大的，关键是冲头是否能承受，冲头可能会因为材质或者规格（比如7mm和10mm，能承受的压力就不一样）的不同，所能承受的压力不一样。
7.国内模具和国外模具的区别
从技术和工艺及材料的角度来分析国内模具和国外模具还是有一定的区别，主要有以下几点。
7.1．外观
如果拿一组国外模具和国内模具外观就能看出来，国外模具外观的光洁度非常高。为什么国内达不到这样的光洁度呢？主要是因为国内加工过程最后一到工序用无心磨床把冲身磨好，就不在进行冲身的整体拖动式自动抛光了。因为这样的抛光时间会很久，国内模具价格又普片偏低，伤不起。用英国的一家冲模制造商 IHolland 公司的模具，不可否认IHolland公司冲模的确不错，但是他的价格是国内冲模的10多倍。IMA Comprima压片机的冲模要求精度同样也是非常高，而且冲模和我们之前见到过的欧标冲和美标冲模完全不一样，这是IMA Comprima特有的冲模（专用），如果没有标准图纸和已经生产使用过是无法生产的。
7.2．钢材及热处理
现在高速压片机模具用的钢材大多数是6CrW2Si，低速模具用的是GrCr15，钢材这方面用户可以自己选择是用国产的还是进口的，选择空间很大。钢材的热处理这方面还是有很大的技术性问题，但是现在国内模具厂家大多数是用的盐浴炉和网带炉，用真空炉的很少，希望能把温度控制好，硬度控制好。
7.3．加工工艺
工艺这块涉及到技术性的问题，现在很多厂家的工艺还是停留以前的工艺上，没有多少改进。
8. 冲模常见问题解决方案
8.1拉模的原因是泡腾片的直径过大，冲杆和中模具的接触面过多，如果高速压片产生热量以及粉末在中模的磨损，导致拉模或涩冲的主要原因，可以通过在下冲杆透空当下面加至羊毛毡上下润滑，来解决拉模及涩冲问题。
8.2.关于涩冲问题
8.2.1.涩冲的原因主要是粉尘非常细，在压片过程中，物料渗透到中模中孔里面，上下摩擦导致涩冲。
8.2.2.冲杆和中模的配合间隙过大，导致大量物料渗透中模里面浪费物料，冲杆和中模间隙需要按照H5公差配合。
8.2.3.对于非常细的物料渗透中模难以避免的，可以将下冲透空挡加工成直角（非常锋利的刀口，可以刮下残留在中模上表面的物料）目前国内加工的模具，没有注重这样的细节，而且加工难度也是一方面，检验刀口是否非常锋利，可以使用大拇指指甲来会滑动是很锋利的。
8.2.4.加工成扽角的冲模，无法刮到残留在中模，是导致涩冲的这样原因。
8.3. 粘冲与吊冲 
压片时片剂表面细粉被冲头和冲模黏附，致使片面不光、不平有凹痕，刻字冲头更容易发生粘冲现象。吊冲边的边缘粗糙有纹路，原因及解决方法：
8.3.1颗粒含水量过多、含有引湿性易受潮的药物、操作室温度与湿度过高易产生粘冲。应注意适当干燥、降低操作室温度、湿度，避免引湿性药物受潮等
8.3.2润滑剂用量过少或混合不匀、细粉过多。应适当增加润滑剂用量或充分混合，解决粘冲问题。
8.3.3冲头表面不干净，有防锈油或润滑油、新冲模表面粗糙或刻字太深有棱角。可将冲头擦净、调换不合规格的冲模或用微量液状石蜡擦在刻字冲头表面使字面润滑。此外，如为机械发热而造成粘冲时应检查原因，检修设备。 
8.3.4冲头与冲模配合过紧造成吊冲。应加强冲模配套检查，防止吊冲。
8.4.压片推出时力量太大
8.4.1出片导轨磨损。
8.4.2物料当中需要增加附料，也可以在中模内孔倒角，降低出片时的压力。
8.4.3中模孔径当中被压出环型，出片阻力较大。压力设置不正确，压力设置达到了冲模承载压力的极限值。
8.5.药片有黑点
8.5.1物料当中有灰尘、污垢或者是润滑油。
8.5.2 需要经常清理压片机，保护设备干净。
8.5.3润滑油设置量太，或者润滑油使用不正确。由经验来讲，使用不正确的润滑油导致黑点多的原因经常出现。一般润滑油需要有抗腐蚀性，抗氧化性，分水性，抗泡性，更需要有优良的极压及抗磨损性能。如果油的质量不好，设备在使用或者停用一段时间后，油的润滑性能降低，首先可能导致设备磨损，另外油和药粉产生的污垢也可能增加，然后由于离心力甩出来，造成药片的黑点多。
8.5.4冲头的防尘圈不正确，或者键槽没有堵塞。
8.5.5加料器当中由于部件的研磨出现黑物。
8.5.6冲头和中模之间有粘合物，掉落到冲盘上面，导致黑点。
8.5.7物料的特性可能造成黑点。由于物料和冲盘或者刮粉器的摩擦造成有黑斑产生。这种现象产生的黑斑与物料当中的黑点不同，它产生的黑斑面积比较大，黑的程序也没有黑点明显。这种情况下，需要调大加料器与冲盘的间隙，并且将刮料板的弹簧弹力减小，降低物料的摩擦力，减少黑点。必要的情况下，需要调整加料器同冲盘的间隙为入口低出口高，降低物料在加料器当中的摩擦力，同时将刮料板与冲盘调整为间隙式的，避免摩擦，将加料器衬底和与冲盘接触部件改为非金属材料，zui大程度的避免摩擦。
8.5.8粉尘比较大的原因导致上冲杆上部的防尘圈下有粉尘与润滑油的结块。即使用zui大的吸尘机也很难解决小黑点的问题。这个时候一般要求上冲加食用的润滑脂，如欧润宝的食品级的高温链条油，润滑脂一般不易流动，润滑上冲帽的时间比较长。在安装冲头的时候就在冲帽上加上润滑脂。另外必须是大压力大风量的吸尘机，将冲盘旋转起来后的扬尘全部吸走。这些都可以减少黑点的产生。要彻底的避免黑点，应当在出片后的位置在中盘的上表面增加一套吸尘装置，保证从上冲盘或者其它位置来的脏物全部吸走，而且不能影响药粉的回流，也不能吸走加料器当中的药粉，这样可以保证没有黑点。
8.6.设备漏粉过多
8.6.1冲盘和加料器底盘的间隙调整不正确。加料器底盘安装太高而不平；也有可能是加料器底盘由于先前磨损而造成间隙，导致漏粉。
8.6.2刮料板安装不正确，导致粉漏；有可能刮料板弯曲；与螺纹连接导致单边较高；压紧弹簧压力不够，压料板抬高导致刮料板与冲盘有间隙。
8.6.3刮料板刮粉不足，起不到应有的效果；刮料板可能磨损；也有可能是弹簧的弹力不足。
8.6.4从上冲入中模之前漏粉，上冲头部高于中模，而没有及时进入中模。
8.6.5在冲压药片处漏粉。
a、冲模精度低，间隙大，导致漏粉。
b、由于压片的成型位置太高，出现漏粉。
c、在压片的位置真空吸力太大，或者是吸管位置安装不正确。
8.6.6药粉过细，导致漏粉。
a、中模的孔径和下冲头的外径间隙太大；
b、药粉太细，或者药粉当中的细颗粒太多。
c、中模的倒角安装位置不对，导致物料从斜面处漏粉。
这种情况和加料器、平台、压料板和中冲盘的间隙有关。卸下加料器，用刀口尺检查平台和中冲盘的间隙，应当不超过0.08mm。检查压料板与中冲盘面的缝隙，贴紧无间隙。检查中冲模是否有高出中冲盘的情况，应调平或低0.02mm以内。用千分尺检查中冲盘的端面跳动是否过大，应不超过0.08mm。
8.7.药片重量不稳定，片重差异大
原因与解决办法：药片的重量不稳定，如果定期检查导轨没有大的磨损的话，一般zui重要的原因是物料的颗粒不均匀，均匀性不好，药片的片重差异一定是比较大的。一个zui简单的方法，用同体积的30目的细粉与原粉做比较，如果质量相差比较大，一般片差会比较大。所以解决片重差异的问题，一般都是解决颗粒的问题比较多。
8.7.1冲模不规则的跳动比较大。
a、冲模太松（冲模孔必须经过仔细清理，冲模在冲孔当中能自由移动，但不能出现冲模在自由状态下下落的情况）。
b、过大的压力导致设备振动。
c、控制重量的导轨磨损或者松动。
d、下冲锁紧装置调整不正确。
e、防尘圈失效。
f、生产速度过高。
g、冲模片重定量导轨没有定量作用，或者被磨损，或者没有正确安装。
8.7.2中模正常充填后，物料丢失或者再次充填。
a、冲模安装异常，造成药粉流失。
b、压料板或刮料板异常。
c、过大的真空吸尘。
8.7.3加料器缺粉或者堵塞。
a、进料通道安装异常。
b、物料在料斗中“架桥”。
c、充填导轨安装错误。
d、多次再循环使用的药粉。
8.7.4在中模充满之前下冲被拉下来
a、多次再循环使用的药粉。
b、定量导轨磨损或者变形。
8.7.5刮粉器刮粉效果不好
刮粉器刮片弯曲，磨损或者不平，弹簧的弹力不好。
8.7.6冲模的长度不一致。
8.7.7冲模高于冲盘：需要检查冲盘孔的底部是不是没有清理干净，或者中模的高度超差。8.7.8自动片重控制系统没有起作用，认真查看说明书，看操作是否有问题。
8.7.9冲模的尾部（含斜面部分）差别太大，填充深度不一致。认真检查冲模斜面部分的尺寸，确定冲模尾部的尺寸一致。
8.8.药片的厚度不一致
8.8.1有可能重量不一致造成，见第1条原因。
8.8.2压轮的跳动比较大：首先可能是药片的密度过大，需要增加厚度或者减少充填量；压轮不转动，冲头的工作条件很差；由于压轮的负载过大而造成磨损。
8.8.3冲头的长度不一致。
8.9.药片的密度不一致，脆碎度也不一致
8.9.1有可能上面两个原因造成。
8.9.2药粉中料斗当中分层，物料下落不畅；药粉多次回收使用，造成一些物料的流动性不好；料斗当中颗粒和粉末分层，需要减少颗粒的大小差异，降低设备的振动，降低设备生产速度。
8.9.3水分含量太低，需要增加水分含量也可以增加附料。
8.10.压片机振动太大
8.10.1传动皮带磨损。
8.10.2冲头的长度不一致，或者冲模混装。
8.10.3压片操作压力使药片的密度接近最大值，即药片接近不可压缩。 |
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发表于 2018-8-27 09:22:57
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