模具爆裂和失效的主要原因
時(shí)間:2024-04-25 12:42來(lái)源:德松官網(wǎng) 作者:德松模具鋼
從模具失效原因的分析統(tǒng)計(jì)可知，很多是在淬回火時(shí)由于工藝不當(dāng)而產(chǎn)生變形引起的，經(jīng)過(guò)德松模具鋼旗下的熱處理廠長(zhǎng)期實(shí)踐證明，模具的熱處理加工質(zhì)量對(duì)模具的性能與使用壽命影響甚大。
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A) 模具材質(zhì)
不同材質(zhì)的模具鋼材所做出模具壽命是絕然不同的，模具鋼料的優(yōu)劣也是造成破裂的主要原因之一，為此，對(duì)于沖模工作零件材料提出兩項(xiàng)基本要求:
①材料的使用性能應(yīng)具有高硬度(58~64HRC)和高強(qiáng)度，并具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性；
②工藝性能良好，沖模工作零件加工制造過(guò)程一般較為復(fù)雜，因而必須具有對(duì)各種加工工藝的適應(yīng)性，如可鍛性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。通常根據(jù)沖壓件的材料特性、生產(chǎn)批量、精度要求等，選擇性能優(yōu)模具鋼材，同時(shí)兼顧其工藝性和經(jīng)濟(jì)性。
B) 熱處理
在淬火、回火時(shí)由于工藝不當(dāng)而產(chǎn)生變形，經(jīng)過(guò)我們德松模具鋼熱處理廠的長(zhǎng)期實(shí)踐證明，模具的熱加工質(zhì)量對(duì)模具的性能與使用壽命影響甚大，從模具失效原因的分析統(tǒng)計(jì)可知，因熱處理不當(dāng)所引發(fā)模具失效‘事故’約占40％以上。模具工作零件的淬火變形與開(kāi)裂，使用過(guò)程的早期斷裂，均與摸具的熱加工工藝有關(guān)。
①鍛造工藝:這是模具工作零件制造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于高合金工具鋼的模具，通常對(duì)材料碳化物分布等金相組織提出技術(shù)要求。此外，還應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度范圍，制定正確的加熱規(guī)范，采用正確的鍛造力法，以及鍛后緩冷或及時(shí)退火等。
②預(yù)備熱處理:應(yīng)視模具工作零件的材料和要求的不同分別采用退火、正火或調(diào)質(zhì)等預(yù)備熱處理工藝，以改善組織，消除鍛造毛坯的組織缺陷，改善加工工藝性。高碳合金模具鋼經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)備熱處理可消除網(wǎng)狀二次滲碳體或鏈狀碳化物，使碳化物球化、細(xì)化，促進(jìn)碳化物分布均勻性。這樣有利于保證淬火、回火質(zhì)量，提高模具壽命。
③淬火與回火:這是模具熱處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，若淬火加熱時(shí)產(chǎn)生過(guò)熱，不僅會(huì)使工件造成較大的脆性，而且在冷卻時(shí)容易引起變形和開(kāi)裂，嚴(yán)重影響模具壽命。沖模淬火加熱時(shí)特別應(yīng)注意防止氧化和脫碳，應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝規(guī)范，在條件允許的情況下，可采用真空熱處理。淬火后應(yīng)及時(shí)回火，并根據(jù)技術(shù)要求采用不同的回火工藝。
④消應(yīng)力退火:模具工作零件在粗加工后應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力退火處理，具目的是消除粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力，以免淬火叫產(chǎn)生過(guò)大的變形和裂紋。對(duì)于精度要求高的模具，在磨削或電加工后還需經(jīng)過(guò)消應(yīng)力回火處理，有利于穩(wěn)定模具精度，提高使用壽命。
C) 模具研磨平面度不夠，產(chǎn)生撓曲變形
模具工作零件表面質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)于模具的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分密切的關(guān)系，直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對(duì)模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過(guò)大，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，并在其峰、谷間容易產(chǎn)生裂紋，影響沖模的耐用度，還會(huì)影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度，為此，應(yīng)注意以下事項(xiàng):
模具工作零件加工過(guò)程中必須防止磨削燒傷零件表面現(xiàn)象，應(yīng)嚴(yán)格控制磨削工藝條件和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進(jìn)給量等參數(shù))加工過(guò)程中應(yīng)防止模具工作零件表面留有刀痕、夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會(huì)引起應(yīng)力集中，成為斷裂的根源，造成模具早期失效采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細(xì)加工，獲得較小的表面粗糙度值，提高模具使用壽命。
D) 設(shè)計(jì)工藝
模具強(qiáng)度不夠，刀口間距太近，模具結(jié)構(gòu)不合理，模板塊數(shù)不夠無(wú)墊板墊腳，模具導(dǎo)向不準(zhǔn)，間隙不合理。
①排樣與搭邊。不合理的往復(fù)送料排樣法以及過(guò)小的搭邊值往往會(huì)造成模具急劇磨損或凸、凹?？袀?。因此，在考慮提高材判利用率的同時(shí)，必須根據(jù)零件的加工批量、質(zhì)量要求和模具配合間隙，合理選擇排樣方法和搭邊值，以提高模具壽命。
②模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)精度。準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)向，對(duì)于減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹?？袀绊憳O大，尤其是無(wú)間隙和小間隙沖裁模、復(fù)合模和多工位級(jí)進(jìn)模則更為有效。為提高模具壽命，必須根據(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求，正確選擇導(dǎo)向形式和確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度。一般情況下，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度應(yīng)高于凸、凹模配合梢度。
③模具(凸、凹模)刃口幾何參數(shù)。凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對(duì)沖壓件成形有較大的影響，而且對(duì)于模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質(zhì)量和模具壽命。精度要求較高的，宜選較小的間隙值；反之則可適當(dāng)加大間隙，以提高模具壽命。
E) 線割工藝
人為的拉線線割，線割間隙處理不對(duì)，沒(méi)作清角及線割的變質(zhì)層影響。沖模刃口多采用線切割加工，由于線切割加工的熱效應(yīng)和電解作用，使模具加工表面產(chǎn)生一定厚度的變質(zhì)層，造成表面硬度降低，出現(xiàn)顯微裂紋等，致使線切割加工的沖模易發(fā)生早期磨損，直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃，縮短模具使用壽命。因此，在線切割加工中應(yīng)選擇合理的電規(guī)準(zhǔn)，盡量減少變質(zhì)層深度。
F) 沖床設(shè)備的選用
沖床噸位，沖裁力不夠，調(diào)模下得太深，沖壓設(shè)備(如壓力機(jī))的精度與剛性對(duì)沖模壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。例如:復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開(kāi)式壓力機(jī)上使用，平均復(fù)磨壽命為1-3萬(wàn)次，而新式精密壓力機(jī)上使用，沖模的復(fù)磨壽命可達(dá)6~12萬(wàn)次。尤其足小間隙或無(wú)間隙沖模、硬質(zhì)合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機(jī)，否則，將會(huì)降低模具壽命，嚴(yán)重者還會(huì)損壞棋具。
G) 沖壓工藝
沖壓零件的原材料厚度公差超差、材料性能波動(dòng)、表面質(zhì)量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等，會(huì)造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此，應(yīng)當(dāng)注意：
①盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少?zèng)_壓變形力；
②沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號(hào)、厚度及表面質(zhì)量等，并將原材料擦拭干凈，必要時(shí)應(yīng)清除表面氧化物和銹跡；
③根據(jù)沖壓工序和原材料種類，必要時(shí)可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑工序。
除以上主要原因之外，我們應(yīng)該注意生產(chǎn)作業(yè)中的各個(gè)從業(yè)人員有沒(méi)有正確使用與合理維護(hù)模具產(chǎn)品及其配件和加工流程規(guī)范化。
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