冷作模具質量的好壞將直接影響其制品的質量, 模具的壽命又決定著零件的生產成本及經濟效益,而影響冷作模具的因素很多。所以, 冷作模具的失效形式也是各種各樣。根據實際生產經驗,針對冷作模具的幾種基本失效形式,提出有效的預防措施。
對于早期失效的模具,主要表現有如下三種失效類型:⑴斷裂失效:包括塑性斷裂失效、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、低應力脆性失效等。⑵變形失效:包括過量的彈性和塑性變形失效。⑶表面損壞失效:包括磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞(點蝕或剝落)失效等。
苛刻的工作條件,使得冷作模具的使用壽命比其它模具要短許多。因此,為了延長冷作模具的使用壽命,降低成本,提高經濟效益,需要查明模具失效的根本原因,并采取有效的措施加以解決。
1.斷裂。這是冷作模具最常見的一種損壞形式,主要是因為載荷超過模具材料的強度極限或模具產生應力集中所造成的。例如:凸模折斷、凹模及緊固圈開裂、頂桿斷裂、鑲塊疲勞開裂等。 2.變形。由于冷作成形時作用的工作模具上的載荷非常大,直接承受壓力作用的工作模具,將會產生一定的彈性變形或塑性變形,使得模具無法使用而報廢。例如:凹模型腔的彈性膨脹,凸模的鐓粗、彎曲,頂料桿的鐓粗,墊塊的中心壓塌等等變形。
3.磨損。由于毛坯潤滑、軟化處理、模具熱處理強度等方面的原因,使得冷作模具與其它模具一樣,常發(fā)生型腔表面 早期磨損損環(huán)失效。如韌帶工作面表面粘金屬、點蝕、剝落或尺寸急劇變化等。
當模具零件產生上述這些缺陷時,就不能成形出合格的緊固件產品,勢必會影響企業(yè)的生產計劃。
預防措施
為了防止模具早期失效,有效的延長模具的使用壽命,主要從以下幾方面采取相應的預防措施。
一、模具材料。由于冷作模具承受單位擠壓力較大,所以應選擇強度高、韌性好、耐磨性好的高性能模具材料;由于凸模的工作條件比凹模更易受偏心力的作用,所以,凸模材料的耐磨性應該選得比凹模材料更高些。
二、熱處理。模具熱處理包括:冷作模具胚料鍛造后的及時回火以細化晶粒,粗加工后的回火以消除應力,電火花、線切割后的去應力低溫回火。經驗表明,直徑≤80mm的模具,宜采用棒料直接機加工,無需再鍛造,因為鍛造不當反而會造成過燒、粗晶、偏析等缺陷。
模具淬火和回火時還應注意加熱速度、保溫時間、淬火溫度、冷卻速度、回火次數、表面硬度等。模具淬火加熱時溫度過高,容易造成模具的過熱、過燒,沖擊韌性下降,導致早期斷裂。如果淬火溫度過低,會降低模具的硬度、耐磨性及疲勞抗力,容易造成模具的塑性變形、磨損失效。淬火加熱時還要注意采取保護措施,防止表面氧化和脫碳,脫碳將造成淬火軟點和軟區(qū),降低模具的耐磨性、疲勞強度,影響其使用壽命。
淬火冷卻速度過快和游溫過低,模具容易產生淬火裂紋。如果回火溫度太低,而且不夠充分,將無法消除淬火過程中的殘余應力,使模具的韌性降低,容易發(fā)生早期斷裂。
三、模具設計 冷作模具的結構必須有足夠的強度、剛度、可靠性和良好的的導向性,但模具的結構形式不合理將會直接影響模具的使用壽命。模具工作部分應設計為足夠大的圓角半徑,避免尖角過渡產生應力集中,韌帶的寬度應根據金屬流動情況合理設計,以最大限度地減小摩擦力,一般在1.5-3.5之間。
四、模具加工。在摸具切削加工過程中,應采取以下措施;提高表面粗糙度,磨削形成的微裂紋痕跡,過渡部分要平滑,不能有機加工刀痕及微小缺陷,防止使用過程中出現應力集中導致裂紋產生。
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