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如何最大限度提高冷作模具鋼壽命？
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2012-07-27
- ? ? ?冷作模具主要用于冷沖、冷鐓、冷擠壓等用途，而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，最大限度地提高冷作模具的壽命是企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力及生產(chǎn)力的根本要求，那么這就需要我們了解如何去預(yù)防、避免冷作模具過(guò)早的發(fā)生失效。?
??? 冷作模具失效的形式?
??? 首先我們要了解的是冷作摸具發(fā)生失效的形式有哪些，可歸納為三點(diǎn)：：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(yīng)力脆性失效等。⑵變形失效：包括過(guò)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(diǎn)蝕或剝落）失效等。?
??? 斷裂。這是冷作模具鋼最常見(jiàn)的一種損壞形式，主要是因?yàn)檩d荷超過(guò)模具材料的強(qiáng)度極限或模具產(chǎn)生應(yīng)力集中所造成的。例如：凸模折斷、凹模及緊固圈開(kāi)裂、頂桿斷裂、鑲塊疲勞開(kāi)裂等。?
??? 變形。由于冷作成形時(shí)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(huì)產(chǎn)生一定的彈性變形或塑性變形，使得冷作模具鋼無(wú)法使用而報(bào)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。?
??? 磨損。由于毛坯潤(rùn)滑、軟化處理、模具熱處理強(qiáng)度等方面的原因，使得冷作模具鋼與其它模具鋼一樣，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(diǎn)蝕、剝落或尺寸急劇變化等。?
??? 如何避免冷作模具失效?
??? 選用合適的模具鋼材材質(zhì)： 國(guó)內(nèi)模具鋼材與國(guó)外相比差距較大，主要是品種少、質(zhì)量差、不成系列。以前，常用鋼種有：T10A、Cr12、Cr12MoV、CrWMn、W18Cr4V等。這些材料的缺點(diǎn)是淬透性差，熱處理變形大，有的碳化物偏析嚴(yán)重，加之鍛造和熱處理工藝不當(dāng)，造成模具壽命普遍偏低。要求較高的冷作模具，建議選擇日本大同模具鋼DC53或瑞典一勝百模具鋼VIKING; 近年來(lái)已研制出幾種具有高強(qiáng)度、高韌性的新型模具鋼，其主要品種是：LD(7Cr7Mo2V2Si)、65Nb (65Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等。LD是以美國(guó)專利鋼為基礎(chǔ)，調(diào)整合金元素量研制的強(qiáng)韌性鋼，其抗彎強(qiáng)度高、耐磨性和韌性好，工藝性能優(yōu)良，適合作要求較高的冷鐓模具、冷擠壓模具、冷沖模具。65Nb和012Al屬基體鋼，是在Vasco-MA 基體鋼的基礎(chǔ)上研制而成的。65Nb適于制造冷擠壓模具，也可作冷鐓模具、冷沖模具。012Al是一種冷熱兼用的模具鋼。昆山龍拓金屬根據(jù)市場(chǎng)需要，專業(yè)開(kāi)發(fā)銷(xiāo)售國(guó)產(chǎn)新型冷作模具鋼LD、、GD、ER5、Cr5Mo1V、GM、CH-1(火焰淬火鋼)、及、基體鋼、65Nb、012Al、CG-2、RM2、LM1、LM2等。?
??? 鍛造工藝：低合金工具鋼，高碳高鉻工具鋼及高速鋼等的主要缺點(diǎn)是碳化物顆粒大、數(shù)量多、分布不勻，對(duì)鋼的機(jī)械性能影響很大，特別是淬火變形難于控制。為了改善上述缺點(diǎn)，模塊毛坯必須經(jīng)多次的鐓粗和延伸的鍛造，并用輕錘快鍛方法，即開(kāi)始輕打，中間重?fù)?，最后輕打。這樣可防止十字開(kāi)裂，提高模具使用壽命。鍛造后的碳化物偏析通常要求在3～5級(jí)以下，對(duì)于精密模具、高韌性模具及承受高載荷要求高強(qiáng)度的模具，碳化物偏析要求在2～3級(jí)以下。碳化物偏析等級(jí)直接影響模具壽命，某廠校平模為三級(jí)時(shí)壽命2000件，二級(jí)時(shí)則壽命為12萬(wàn)件。LD、65Nb、012Al的碳化物不均勻性隨鋼材尺寸大小而異，尺寸越大，不均勻越嚴(yán)重。鍛造加熱及冷卻規(guī)范對(duì)材料機(jī)械性能及金相組織也有很大影響。許多工廠不重視這些因素，造成不應(yīng)出現(xiàn)的淬火缺陷，這也是造成模具壽命不高的重要因素之一。?
??? 熱處理工藝：據(jù)模具失效原因分析，熱處理不當(dāng)造成的模具損壞約占50%。易出現(xiàn)的主要問(wèn)題有：退火不當(dāng)；淬火缺陷，溫度偏低、過(guò)燒、冷卻不當(dāng)?shù)龋换鼗鹑毕?，溫度太高、回火不足、溫度太低。正確擬定和認(rèn)真執(zhí)行熱處理工藝是提高模具壽命的重要環(huán)節(jié)，模具熱處理包括基體強(qiáng)韌化和表面強(qiáng)化處理兩個(gè)方面?；w強(qiáng)韌化在于提高基體的強(qiáng)度和韌性，減少斷裂和變形。國(guó)內(nèi)近年研究的細(xì)化碳化物，消除鏈狀碳化物組織的預(yù)處理工藝可以使模具壽命提高一倍左右。模具壽命還可以用表面硬化處理的方法來(lái)得到提高。表面硬化處理作用主要是提高表面耐磨性、耐蝕性和潤(rùn)滑性。通常有以下幾種方法：⒈表面化學(xué)處理方法。如滲碳、氮化、碳氮共滲、滲合金等。⒉表面處理。滲硫、鍍硬鉻、TiC氣相沉積等。⒊表面加工強(qiáng)化處理。噴丸等。此外，利用滲硼和滲硫復(fù)合處理。使表面獲得擴(kuò)散層、硬化層、減磨層三層組織，大大提高了模具壽命，這種方法使一套冷鐓凹模使用壽命從1000件提高到10.3萬(wàn)件。在沖頭和型腔上鍍硬鉻，也能提高壽命6～20倍。?
????模具設(shè)計(jì)、加工和管理： 據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具失效原因中，設(shè)計(jì)和加工因素約占11%～13%，模具設(shè)計(jì)應(yīng)保證足夠強(qiáng)度、剛度和對(duì)中性，盡力減少應(yīng)力集中，避免尖角、窄槽，增大圓弧半徑和模具間隙。這些因素都能有效提高模具的壽命。在加工中，磨削加工和電解加工使模具表面產(chǎn)生工藝應(yīng)力和磨削層、變質(zhì)層，使模具內(nèi)部易產(chǎn)生微裂紋而早期失效。為了減少磨削熱和磨削應(yīng)力，磨削后可在260～310℃水溫溶液中浸泡90min，然后30℃油冷，或510～570℃皂化。電加工后的變質(zhì)層可以通過(guò)調(diào)整電加工能量，放慢電加工速度，以減少變質(zhì)層厚度。也可用機(jī)械、電解、腐蝕、噴射、超聲波等方法去掉變質(zhì)屢或用回火軟化變質(zhì)層。模具加工的粗糙度也影響模具壽命。根據(jù)國(guó)外試驗(yàn)資料表明，最大粗糙度Ramax0.2時(shí)，能較好的改善模具壽命。模具失效的原因中，使用管理不當(dāng)約占7～11%。許多生產(chǎn)部門(mén)對(duì)模具使用管理不重視，亂丟亂放，不維護(hù)保養(yǎng)，收發(fā)制度不健全，沒(méi)有建立模具卡片。對(duì)模具壽命、失效原因心中無(wú)數(shù)。四川成都某標(biāo)準(zhǔn)件廠狠抓了模具管理，建立了材料和成品檢驗(yàn)制度，制定模具質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和消耗定額，建立了廢舊模具庫(kù)，實(shí)行以舊換新，頒布模具節(jié)約獎(jiǎng)制度，取得了明顯效果，全年節(jié)約模具鋼1/3左右。因此，強(qiáng)化管理，以提高模具壽命也是十分重要的。
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