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可能引起開裂的原因:
1. 模具材質(zhì)問題有可能在后續(xù)加工中導(dǎo)致開裂 。
2. 鍛造工藝不合理,金相組織較差。
3. 鍛造后的退火工藝不當(dāng)。
4. 熱處理:工藝不當(dāng) 。
5. 模具研磨平面度及粗糙度不合格 。
6. 設(shè)計強(qiáng)度不夠。
7. 模具結(jié)構(gòu)不合理。
8. 線切割處理不當(dāng)。
9. 沖床設(shè)備選用不合理 。
10. 脫料不順:生產(chǎn)前無退磁處理,無退料屑等。
11. 落料不順:組裝模時無漏屑或滾屑而堵。
12. 生產(chǎn):疊片沖壓,定位不好,模板有裂紋仍繼續(xù)生產(chǎn)。
沖模失效形式:
沖模失效形式主要為磨損失效、變形失效、裂紋失效和壓傷失效等。
由于沖壓形態(tài)不同,工作條件不同,影響沖模壽命的因素是多方面的。下面就沖模的設(shè)計、制造及使用等方面進(jìn)行綜合分析,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
沖壓設(shè)備 :
沖壓設(shè)備(如壓力機(jī))的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好,沖模壽命大為提高。例如:復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV,在普通開式壓力機(jī)上使用,平均復(fù)磨壽命為1~3萬次,而新式精密壓力機(jī)上使用,沖模的復(fù)磨壽命可達(dá)6~12萬次。尤其是小間隙沖模、硬質(zhì)合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機(jī),否則,將會降低模具壽命,嚴(yán)重者還會損壞模具。
模具設(shè)計 :
(1)、模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)精度
準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)向,對于減少模具工件的磨損,避免凸、凹模壓傷影響極大,尤其是小間隙沖裁模、復(fù)合模和多工位級進(jìn)模則更為有效。為提高模具壽命,必須根據(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求,正確選擇導(dǎo)向形式和確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度。一般情況下,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度應(yīng)高于凸、凹模配合精度。
(2)、模具(凸、凹模)刃口幾何參數(shù)
形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響,而且對于模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質(zhì)量和模具壽命。精度要求較高的,宜選較小的間隙值;反之則可適當(dāng)加大間隙,以提高模具壽命。
沖壓工藝 :
(1)、沖壓零件的原材料。
實際生產(chǎn)中,由于外壓零件的原材料厚度公差超標(biāo)、材料性能波動較大、表面質(zhì)量較差(如銹跡)或不干凈(如污垢)等,會造成模具磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此,應(yīng)當(dāng)注意:①盡可能采用沖壓工藝性好的原材料,以減少沖壓變形力;②沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號、厚度及表面質(zhì)量等,并將原材料擦拭干凈,必要時應(yīng)清除表面氧化物和銹跡;③根據(jù)沖壓工序和原材料種類,必要時可安排軟化處理和表面處理,以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。
(2)、排樣與搭邊。
不合理的往復(fù)送料排樣法以及過小的搭邊值往往會造成模具急劇磨損或凸、凹模壓傷。因此,在考慮提高材料利用率的同時,必須根據(jù)零件的加工批量、質(zhì)量要求和模具配合間隙,合理選擇排樣方法和搭邊值,以提高模具壽命。
模具材料
正確選材是提高模具壽命的關(guān)鍵。如:化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度和冶金質(zhì)量等。不同材質(zhì)的模具壽命往往不同。為此,對于沖模材料提出兩項基本要求:①、材料的使用性能應(yīng)具有高硬度和高強(qiáng)度,并具有高的耐磨性和足夠的韌性,熱處理變形小,有一定的熱硬性;②、工藝性能良好。沖模在加工制造過程一般較為復(fù)雜.因而必須具有對各種加工工藝的適應(yīng)性,如可鍛性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、低的淬火裂紋敏感性和良好的磨削加工性等。通常根據(jù)沖壓件的材料特性、生產(chǎn)批量、精度要求等,選擇性能優(yōu)良的模具材料,同時兼顧其工藝性和經(jīng)濟(jì)性。
熱加工工藝 :
實踐證明.模具的熱加工質(zhì)量對模具的性能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統(tǒng)計可知,因熱處理不當(dāng)所引發(fā)模具失效“事故”約占40%以上。模具的淬火變形與開裂,使用過程的早期斷裂,多與摸具的熱加工工藝有關(guān)。
(1)、鍛造工藝。這是模具制造過程中的重要環(huán)節(jié)。對于高合金工具鋼的模具,通常對材料碳化物分布等金相組織提出要求。此外,還應(yīng)嚴(yán)格控制鍛造溫度范圍, 制定正確的加熱規(guī)范,采用正確的鍛造方法,以及鍛后緩冷或及時退火等。
(2)、預(yù)備熱處理。視模具的材料和要求的不同分別采用退火、調(diào)質(zhì)等預(yù)備熱處理工藝, 以改善組織,消除鍛造、毛坯的組織缺陷,改善加工性。高碳合金模具鋼經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)備熱處理可消除網(wǎng)狀碳化物,使碳化物球化、細(xì)化,促進(jìn)碳化物分布均勻性。這樣有利于保證淬火、回火質(zhì)量,提高模具壽命。
(3)、淬火與回火。這是模具熱處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。若淬火加熱時產(chǎn)生過熱,不僅會使工件造成較大的脆性,而且在冷卻時容易引起變形和開裂,嚴(yán)重影響模具壽命。沖模淬火加熱時特別應(yīng)注意防止氧化和脫碳,應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝規(guī)范,在條件允許的情況下,可采用真空熱處理。淬火后應(yīng)及時回火,并根據(jù)技術(shù)要求采用不同的回火工藝。
(4)、消除應(yīng)力退火。模具在粗加工后應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力退火處理,目的是消除粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力,以免淬火產(chǎn)生過大的變形或裂紋。對于精度要求高的模具,在磨削或電加工后還需經(jīng)過消應(yīng)力回火處理,有利于穩(wěn)定模具精度,提高使用壽命。
加工表面質(zhì)量 :
模具表面質(zhì)量的優(yōu)劣對于模具的使用壽命有著十分密切的關(guān)系。尤其是表面粗糙度對模具壽命影響很大,若表面粗糙度過大,在工作時會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,并在其峰、谷間容易產(chǎn)生裂紋,影響沖模的耐用性,還會影響工件表面的耐蝕性,直接影響沖模的使用壽命和精度,為此,應(yīng)注意以下事項:①、模具在加工過程中必須防止磨削燒傷表面現(xiàn)象,應(yīng)嚴(yán)格控制磨削工藝條件和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進(jìn)給量等參數(shù));②、加工過程中應(yīng)防止模具表面留有刀痕.夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會引起應(yīng)力集中,成為斷裂的根源,造成模具早期失效;③采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細(xì)加工,獲得較小的表面粗糙度,提高模具使用壽命。
表面強(qiáng)化處理 :
為提高模具性能和使用壽命,模具表面強(qiáng)化處理應(yīng)用越來越廣。常用的表而強(qiáng)化處理方法有:氮碳共滲、滲氮、滲硼、滲釩以及化學(xué)氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)和表面浸鍍碳化物法(TD)等。提高其耐疲勞強(qiáng)度,有利于模具壽命的提高。
線切割變質(zhì)層的控制 :
沖模刃口多采用線切割加工。由于線切割加工的熱效應(yīng)和電解作用,使模具加工表面產(chǎn)生一定厚度的變質(zhì)層,造成表面硬度降低,出現(xiàn)顯微裂紋等,致使線切割加工的沖模易發(fā)生早期磨損,直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃,縮短模具使用壽命。因此,在線切割加工中應(yīng)選擇合理的技術(shù)參數(shù),盡量減少變質(zhì)層深度,去掉變質(zhì)層。
正確使用和合理維護(hù):
為了保護(hù)正常生產(chǎn),提高沖壓件質(zhì)量,降低成本,延長沖模壽命,必須正確使用和合理維護(hù)模具,嚴(yán)格執(zhí)行沖模“三檢查”制度(使用前檢查,使用過程中檢查與使用后檢查),并做好沖模與維護(hù)檢修工作。其主要工作包括模具的正確安裝與調(diào)試;嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模深度;控制校正彎曲、冷擠、整形等;及時復(fù)磨、研光其刃口;注意保持模具的清潔和合理的潤滑等。模具的正確使用和合理維護(hù),對于提高摸具壽命事關(guān)重大。
總之,在模具設(shè)計、制造、使用和維護(hù)全過程中,應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)和實行全面質(zhì)量管理,是提高模具壽命的有效保證,并且致力于發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn),加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作,除零件標(biāo)準(zhǔn)化外,還有設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、組合形式標(biāo)準(zhǔn)化、加工方法標(biāo)準(zhǔn)化等,不斷提高模具設(shè)計和制造水平。
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