提高冲模寿命的措施

HEATS · 发表于 2010-9-12 09:06:02

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　　对于拉深模，粘附磨损是拉深模具失效的重要原因，一般粘附易发生在性质相近的材料之间，所以应根据被拉深材质的不同，选择相应的模具材料。如果被拉深材料为有色金属，模具材料可以选用铸铁、钢材和硬质合金；若被拉深材料为黑色金属，则模具材料选用有色金属、硬质合金以及与其亲和力小的钢铁材料。

　　对于冷挤压模，如果模具承受的单位挤压力很大，则应使用高淬透性的材料如基体钢、高速钢，否则未淬硬的材料心部会引起模具塑性变形。如果凸模受偏心力较大，则应选用高强韧性的材料。挤压工件形状复杂、生产批量大或者被挤压坯料强度高，选择硬质合金或钢结硬质合金可以提高的寿命。

　　冷镦模在选材上，应注意钢的原始组织和化学成分，钢材不应有原始组织缺陷，如偏析、夹杂和少量缩孔等。在高负荷条件下工作的冷镦模，模具用钢要有较高的纯度，硫、磷含量要严格控制。一般钢材含碳量在0.8～0.9%韧性较好，含碳量在0.95～1.05%为硬韧，含碳量在1.05～1.15%为硬性，大型模具含碳量取下限，小型模具取上限。

　　(1) 合理设计模具

　　在保证冲裁工件质量的前提下，冲裁模具应尽可能选用较大的冲裁间隙，以降低冲裁力，减小模具的磨损。为了提高凸模的刚度，加强其抗偏载能力，以防止工作时凸模弯曲变形或折断。一般凸模头部截面积和尾柄部截面积大约分别取为工作端面面积的2倍和4倍，必要时对凸模进行导向保护。可以采用弹性卸料板，对板料施加一定的压边力，以减少因板料滑移或翘曲对凸模的作用力。为确保冲压过程中冲裁间隙均匀，避免啃刃和刃口的不均匀磨损，可选用精确的模具导向装置，例如使用滚珠导柱导套。

　　拉深模的凸、凹模间隙设计要合理：间隙过小，摩擦阻力增大将使模具磨损加剧；间隙过大，则使制件起皱而加大模具的磨损；间隙不均，在模具工作中会产生不均匀内应力，使模具的使用寿命下降。模具的工作表面硬度要高，以减少磨损。模具的的表面粗糙度值要低，同时被拉深板料的表面粗糙度值也要低一些，以减少拉深时的摩擦阻力，有利于拉深件的塑性成形并提高模具的寿命。

　　冷挤压模具的结构必须有足够的强度、刚度、可靠性和良好的导向性。采用最佳的凸模形状，条件许可的情况下采用工艺轴，变单纯正挤压或反挤压为复合挤压，以降低单位挤压力。挤压凸模不易过长，防止纵向弯曲。模具工作部件的过渡部分应设计足够大的圆角半径，避免尖角过渡产生应力集中现象。凹模易横向开裂部位应采用分割式结构，以消除应力集中。采用预应力组合凹模结构以防止内层凹模的纵向开裂。采用阶梯式组合凹模比同尺寸的平口组合凹模具有更大的承受径向内压力的能力。

　　在冷镦模的凹模入口处，尽量设置足够大的渐变圆角，避免应力集中，并在出模方向上作出拔模斜度。以利于坯料在型腔内的流动及降低模具的负荷。硬质合金或钢结硬质合金冷镦模具的硬度高，耐磨性好，生产出来的产品精度高。可以采用硬质合金或钢结硬质合金镶块的组合式结构，用加套的方法施加预应力，减少或抵消模具受到的冷镦力，以提高模具的使用寿命。但硬质合金脆性很大，当模具形状复杂并在较高的冲击负荷下工作时，不应采用硬质合金。

　　提高模具制造加工质量

　　要重视模具钢坯的锻造工艺，消除带状和网状碳化物分布，使流线和冲击力方向垂直。锻造时为了充分打碎坯料中的碳化物，使其呈弥散状均匀分布，应采用高锻比变向镦拔的方法。

　　在制造加工过程中，必须严格保证模具的尺寸形状精度，避免留下机加工刀痕；过渡部分要平滑，不能有微小缺陷，防止使用过程中出现应力集中裂纹。电加工及磨削加工后应进行回火，以消除加工应力。

　　拉深模具的最后抛光工序操作方向应和坯料金属流动的方向一致，凹模型腔应纵向往复而不是圆周运动抛光。抛光时应注意冷却，防止过热使模具硬度下降。

　　冷挤压凸模加工后形状要对称，工作部分必须同轴心，否则凸模单边受力易折断。正挤压或反挤压凹模的表面粗糙度值越低越好，可以采用磨削后再研磨抛光的方法，以减少磨损，提高模具的寿命。　　

　　应根据冷镦模的工作条件和材料性质适当选择淬火硬度和硬化层深度，防止早期失效。热处理中要注意充分回火，回火时间不足，应力未能全部消除，即使硬度满足要求，仍会产生崩块现象，回火时间一般在1.5小时以上。

　　(2)正确选择模具材料

　　当冲裁模的生产批量很大时，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差，凸模材料的耐磨性可以选得比凹模材料更高。

　　(3)采用模具强韧化处理和表面强化处理

　　采用强韧化处理和表面强化处理技术，使模具获得优良的整体强韧性能和优异的表面硬度、耐磨性和抗粘附性能，是提高各类模具使用寿命的有效途径。

　　(4)合理使用维护模具

　　冲裁模操作时应严格控制凸模进入凹模的深度，以免磨损加剧。冲模使用了一段时间后，凸、凹模刃口将不可避免地出现磨损和磨损沟痕。这时候提前修模，可以减小摩擦力、预防磨损沟痕导致的裂纹，避免因磨损后凸、凹模间隙不均产生的附加弯矩，提高模具的寿命。凸、凹模再次磨削后，应用细油石对刃口仔细研磨、抛光，去除磨削毛刺、使表面粗糙度R a≤0.10μm，消除损伤隐患。模具存放时，上、下模应保持一定空隙，以保护刃口。

　　在拉深凹模和被拉深板料之间必须涂上合适的润滑剂，使模具与板料不直接接触，消除粘附咬合的条件。拉深时模具与板料接触面的相对运动变为润滑剂分子之间的相对运动，可以大大减小摩擦力和摩擦热，有效地减少或防止磨损。被拉深板料的厚度、硬度、组织结构要求均匀一致；表面保持光洁无杂质、氧化皮、锈蚀，避免模具受力不均过早磨损。模具使用后若表面粗糙度变差，要及时修磨抛光。

　　应选用拉深速度低一些的拉深机床，易于被拉深金属材料的流动，减少模具表面的摩擦。双动压力机拉深速度较缓慢，受力比普通冲床平稳、均匀，有利于延长拉深模具的寿命。

　　冷挤压模具工作时同样要合理润滑，挤压黑色金属时应采用磷化处理加润滑。冷挤压过程中，模具温升很快，应定时冷却。对于重载模具，挤压数千次后应进行去应力回火处理(160℃～180℃保温两小时)，能有效提高模具的寿命。对于反复使用的外层或中层预应力圈，在多次压出后，需经180℃保温两小时去应力回火处理以防外圈崩裂。冬季低温时，模具使用前最好预热，以防凸模冷脆折断。必须建立完整的维护保养制度，指定专人及时对压力机和模具进行调整、修复。模具在储存和运输过程中，要采取防锈措施，上下模座之间要有限位块保护。

　　冷镦模具为了降低工作时的摩擦系数，防止模具粘附咬合，冷镦坯料应经过磷化或镀铜处理。在大多数情况下，冷镦前坯料要经过预热。预热能改进材料的加工性能，减少出现裂纹的可能性，还可以提高模具寿命。冷镦时也应进行润滑，良好的润滑可以降低制品的表面粗糙度值，提高模具的寿命。尤其对复杂形状的工件进行冷镦，润滑更为重要。

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