谈冷作模具的早期失效

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　　1、绪论

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　　紧固件企业大量使用的冷作模具经常性发生失效，原因很多。

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　　疲劳失效

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　　冷作模具所承受载荷均为具有一定冲击速度的周期性载荷，若模具工件的疲劳强度较差或在接近其寿命末期时，就会产生疲劳裂纹甚至疲劳断裂。疲劳裂纹萌生多在材料表面薄弱环节，如晶界、缩孔、碳化物和应力集中部位等。故防止疲劳失效的措施主要有：提高锻件锻造比，均匀内部组织；增加退火和回火工序，以细化晶粒和消除内应力；作喷丸、滚压等表面强化处理。

　　变形失效

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　　在大负荷下，模具易产生变形失效，如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模镦粗、纵向弯曲等。防止措施就是要提高其受力部位的强度，包括选用高强度材料，提高热处理硬度和对工作表面进行强化处理等。

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　　虽然失效形式大多是由于材料缺陷、设计失误、制模工艺不良、事故或意外损伤造成外，季节性早期失效也是必须关注的。

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　　冷作模具出现的季节性早期失效，季节性特点强，批量性报废，对生产危害较大，造成的经济损失也较大，不容忽视。本文主要针对冷作模具季节性早期失效谈一点经验。

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　　2、Cr12MoV钢支架冷冲模早期破坏

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　　厚度3mm支架的冷冲模用Cr12MoV钢制造，通常采用反射炉加热毛坯至950℃以上→进行模锻→自然冷却→机械加工→盐浴炉加热至960～980℃→淬入油中→低温回火的工艺流程。每逢夏季的七、八月份，无论采用什么样的淬火方法，模具淬火开裂现象都较严重，具有典型的季节性。

　　分析认定模具锻造后的毛坯的冷却速度不当。锻造毛坯在自然冷却时，在其内部产生组织缺陷，而淬火前又没有采取补救措施，及时地消除这些组织缺陷，导致了淬火开裂。

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　　Cr12MoV钢960～980℃加热淬火后，晶粒度约为10.5级，硬度可达64HRC。淬火后，由于马氏体的正方度和内应力而造成很大的脆性，故必须充分回火，每次回火的时间应保证在3h，不得少于2h，为配合所需要的60～62HRC，以190～200℃回火为宜。

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　　在夏季，加大模具锻造毛坯的冷却速度，改自然冷却为强风冷却。对钢材的碳化物的偏析应严加控制，应≤3级；模具的设计应尽量避免引起应力集中的尖锐棱角，细小孔眼及悬殊大的壁厚；模具刃口壁的加工应小于0.8μm，尽量不采用电火花加工；在最终热处理前进行一次调质处理，使二次碳化物在高温加热时充分溶解，回火后获得细粒状索氏体，以减少最终处理时的过热倾向，模具的最终处理采用硝盐分级淬火。

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　　3、W6Mo5Cr4V2剪刀板早期破坏

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　　切料剪刀板采用W6Mo5Cr4V2钢制造在每年的一月～二月份使用时，寿命极低，早期失效形式：经了解，所有剪刀板，锻后都采用了及时球化退火；生产日期是夏季七、八月份，而在夏季使用时，却没有出现早期破坏现象，更换成冬季生产的剪刀板，这种季节性早期破坏现象立刻消失，生产恢复正常。

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　　在反复分析得知：因夏季与冬季的温差较大，夏季热处理好的成批剪刀板，放置到冬季时，发生了组织转变，并在其内部产生较大的内应力，在较大的内应力的长时间作用下，剪刀板内部产生显微裂纹。内部产生的显微裂纹，在工作时形成裂纹源，引起早期破坏失效。

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　　改正措施：对夏季生产的剪刀板进行冷处理，以稳定金相组织；对夏季生产的模具，在进入冬季12月份时，全部对其进行一次补充低温回火，及时消除由于组织转变产生的较大内应力，完全可以消除早期破坏失效的现象发生。【MechNet】