冷作模具的失效和预防

HEATS

　　冷作模具质量的好坏将直接影响其制品的质量,模具的寿命又决定着零件的生产成本及经济效益,而影响冷作模具的因素很多。所以,冷作模具的失效形式也是各种各样。根据实际生产经验，针对冷作模具的几种基本失效形式，提出有效的预防措施。

/ p9 U9 T9 e. i( f0 z" R % u$ z4 k; E8 T1 I6 ?+ O5 o

　　对于早期失效的模具，主要表现有如下三种失效类型：⑴断裂失效：包括塑性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效、低应力脆性失效等。⑵变形失效：包括过量的弹性和塑性变形失效。⑶表面损坏失效：包括磨损失效、腐蚀失效、表面疲劳(点蚀或剥落)失效等。

9 G. W) ?& `. |* H7 m E6 ]

　　苛刻的工作条件，使得冷作模具的使用寿命比其它模具要短许多。因此，为了延长冷作模具的使用寿命，降低成本，提高经济效益，需要查明模具失效的根本原因，并采取有效的措施加以解决。

2 u" H; y* c: J0 H$ |8 h; o! ^8 }

　　1.断裂。这是冷作模具最常见的一种损坏形式，主要是因为载荷超过模具材料的强度极限或模具产生应力集中所造成的。例如：凸模折断、凹模及紧固圈开裂、顶杆断裂、镶块疲劳开裂等。

% T& P2 o5 O: Z- ^/ [" B" y

　　

/ n* G% B P' w; j7 S - ^# D3 W1 t$ k

　　2.变形。由于冷作成形时作用的工作模具上的载荷非常大，直接承受压力作用的工作模具，将会产生一定的弹性变形或塑性变形，使得模具无法使用而报废。例如：凹模型腔的弹性膨胀，凸模的镦粗、弯曲，顶料杆的镦粗，垫块的中心压塌等等变形。

2 Z# `; U, n& B9 e. e

　　3.磨损。由于毛坯润滑、软化处理、模具热处理强度等方面的原因，使得冷作模具与其它模具一样，常发生型腔表面早期磨损损环失效。如韧带工作面表面粘金属、点蚀、剥落或尺寸急剧变化等。

　　当模具零件产生上述这些缺陷时，就不能成形出合格的紧固件产品，势必会影响企业的生产计划。

　　预防措施

, k' V) b. ^$ r+ ]3 ?: Z3 P

　　为了防止模具早期失效，有效的延长模具的使用寿命，主要从以下几方面采取相应的预防措施。

* v& `6 G9 {& [% U- }8 A1 {# H. {

　　一、模具材料。由于冷作模具承受单位挤压力较大，所以应选择强度高、韧性好、耐磨性好的高性能模具材料；由于凸模的工作条件比凹模更易受偏心力的作用，所以，凸模材料的耐磨性应该选得比凹模材料更高些。

' }1 \' Q" s1 f, V

　　二、热处理。模具热处理包括：冷作模具胚料锻造后的及时回火以细化晶粒，粗加工后的回火以消除应力，电火花、线切割后的去应力低温回火。经验表明，直径≤80mm的模具，宜采用棒料直接机加工，无需再锻造，因为锻造不当反而会造成过烧、粗晶、偏析等缺陷。

- D L. f8 W. z: g

　　模具淬火和回火时还应注意加热速度、保温时间、淬火温度、冷却速度、回火次数、表面硬度等。模具淬火加热时温度过高，容易造成模具的过热、过烧，冲击韧性下降，导致早期断裂。如果淬火温度过低，会降低模具的硬度、耐磨性及疲劳抗力，容易造成模具的塑性变形、磨损失效。淬火加热时还要注意采取保护措施，防止表面氧化和脱碳，脱碳将造成淬火软点和软区，降低模具的耐磨性、疲劳强度，影响其使用寿命。

I' n, X, x- c( `

　　淬火冷却速度过快和游温过低，模具容易产生淬火裂纹。如果回火温度太低，而且不够充分，将无法消除淬火过程中的残余应力，使模具的韧性降低，容易发生早期断裂。

( \3 @* m4 I ` K. R) [% U+ R

　　三、模具设计冷作模具的结构必须有足够的强度、刚度、可靠性和良好的的导向性，但模具的结构形式不合理将会直接影响模具的使用寿命。模具工作部分应设计为足够大的圆角半径，避免尖角过渡产生应力集中，韧带的宽度应根据金属流动情况合理设计，以最大限度地减小摩擦力，一般在1.5-3.5之间。

. ~, U: S, m, P) S8 i% ^ & ^: n' @/ j% C9 e A: q

　　四、模具加工。在摸具切削加工过程中，应采取以下措施；提高表面粗糙度，磨削形成的微裂纹痕迹，过渡部分要平滑，不能有机加工刀痕及微小缺陷，防止使用过程中出现应力集中导致裂纹产生。【MechNet】

2 k2 U- }3 O1 H, C* i- c5 h) a