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谈冷作模具的早期失效

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发表于 2010-9-12 09:23:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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。

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  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。

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  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】

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