冷擠壓模具損壞分析一定要謹慎

時間：2024-07-26 04:36:50 模具設計

冷擠壓模具損壞分析一定要謹慎

　　冷擠壓模具損壞分析一定要謹慎

　　模具是實現少、無切削加工的重要工藝裝備，在現代生產中日益得到廣泛的應用。

　　在冷擠壓加工時，常常遇到一些妨礙正常投產的重要問題，就是模具受到損壞，主要表現有如下三種失效類型：

　　(1)斷裂失效，如，塑性斷裂失效、疲勞斷裂失效、變斷裂失效、低應力脆斷失效、介質加速斷裂失效等。

　　(2)過量變形失效，主要包括過量的彈性和塑性變形失效。

　　(3)型腔表面損傷失效，如，磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞(點蝕或剝落)失效等。

　　當凸、凹零件產生上述這種缺陷時，那就不能制造出合格的擠壓件，嚴重影響工廠的生產計劃，為此，工程技術人員應要及時解決造成這些缺陷的關鍵問題。

　　生產實踐指出，每副模具的承載能力、工作使用壽命、制造精度及產品合格率，在很大程度上取決于模具鋼的化學成分、模具零件的加工質量及熱處理工藝等。

　　為了生產出高質量、高經濟效益的產品擠壓件，必須從模具結構設計、選用模具材料、機械加工、熱處理、生產成本等方面全面進行考慮，才能達到應有的技術經濟效果。

　　1.模具早期失敗的統計數據

　　任何一種失敗原因，都需要了解及分析模具損壞的根本因素，應從生產實踐中收集第一手資料，即社會調查。

　　以模具外表和內部檢驗結果為依據，找出其中影響模具失效的決定性因素，就可以查明模具失效的特征和損壞的根本原因。當然，模具失效往往是由幾個因素綜合作用的結果，在進行具體分析時，必須充分考慮各個因素之間的相互影響和有機聯系。

　　模具早期失效是由原材料質量不好、模具使用條件不好、模具加工方法不好、模具毛坯鍛造工藝不好、模具熱處理工藝不佳及模具結構設計不合理等原因造成的。因此，為了防止模具早期失效，延長模具使用壽命，應從上述幾方面采取有效的、相應的預防措施。

　　2.冷擠壓模具的工作條件

　　冷擠壓模具工作條件極其惡劣。冷擠凸模的受力情況隨擠壓方法的不同而異。

　　正擠壓凸模主要承受壓應力的作用，而反擠壓凸模或復合擠壓凸模，在擠壓工作行程時，承受著很大的壓應力作用，在回程時則承受較小的拉應力，這個拉、壓應力是交變產生的。不論是正擠壓還是反擠壓，往往還受到偏心負荷所引起的彎曲應力的作用。由此可以看出，冷擠壓凸模受到拉、壓和彎曲應力的綜合作用，其受力狀態是比較復雜的。

　　冷擠壓凹模內壁由于承受著較大的內壓力的作用，從而使凹模的圓周方向上作用著較大的拉應力。

　　此外，冷擠壓成形是在很短時間內完成的，且將大截面的坯料變成小截面的擠壓件，從而使模具承受著交變的沖擊載荷。

　　冷擠壓過程中的熱效應以及模具工作表面受到的劇烈磨擦作用，使擠壓件溫升高達300~400℃，從而使模具在工作時溫度升高，不工作時溫度又有下降，這就是說，模具還承受著冷熱交變應力的作用。

　　如此苛刻的工作條件，使得冷擠壓模具的使用壽命比其它模具要短得多。因此，為了延長模具的使用壽命，降低產品成本，提高經濟效益，查明模具失效的根本原因，并采取得力的措施加以解決，對于冷擠壓模具顯得比其它的模具更為重要。

　　3.模具損壞的各種具體因素

　　冷擠壓模具因受使用情況不同，使用的鋼種復雜，加工工序多等，可將影響模具使用壽命的各種具體因素分為如下六個方面：

　　(1)擠壓件方面

　　在擠壓件設計時，與模具失效有關的有：

　　①原材料鋼號;

　　②制件形狀及尺寸;

　　③擠壓方式;

　　④變形程度;

　　⑤制件尺寸精度。

　　(2)模具設計方面

　　冷擠壓時，影響模具使用壽命的有：

　　①模具材料使用不當;

　　②硬度不合理;

　　③面與面相交處有尖角;

　　④厚薄壁相差過大;

　　⑤連接圓角半徑過小;

　　⑥材料纖維取向不合理;

　　⑦配合精度不當。

　　(3)模具材質方面

　　在選用模具材質時，密切有關的有：

　　①鋼的純凈度差;

　　②化學成分偏析;

　　③鋼內疏松;

　　④帶狀(網狀)碳化物;

　　⑤帶狀組織;

　　⑥球化退火質量不好。

　　(4)機械加工方面

　　模具零件金屬切削加工時，影響模具失效的有：

　　①磨削損傷，形成微裂紋痕跡;

　　②電加工質量差;

　　③連接圓角半徑較小;

　　④表面粗糙度差;

　　⑤尺寸精度差;

　　⑥加工應力未除去。

　　(5)熱處理方面

　　在熱處理模具零件時，影響模具失效的有：

　　①加熱速度不當;

　　②淬火溫度不當;

　　③冷卻速度不當;

　　④保溫時間不當;

　　⑤爐內氣氛不當;

　　⑥回火次數不夠;

　　⑦表面硬度不夠;

　　(6)使用操作方面

　　在冷擠壓加工生產時，與模具失效有關的有：

　　①模具安裝不當;

　　②潤滑條件差;

　　③冷卻條件不當;

　　④設備狀況不好;

　　⑤實際操作不按要求。

　　通過如上所指出的，影響冷擠壓模具使用壽命的各種各種諸多因素，使我們清楚地看到，對具體的實際生產問題，需采用相應的措施來逐步解決。

　　4.結束語

　　擠壓模具對模具鋼的韌性，表面硬度，強度以及抗回火性能要求比較高。

　　Toolox系列材料中的Toolox44材料，非常適合用于鋁擠壓模具，原因如下：

　　Toolox44材料，由于已經在鋼廠就進行了熱處理，內應力非常小，Toolox44具備了很高的韌性，比較同等硬度的H13系列材料，韌性有大幅度的提高，Toolox44回火溫度達到640攝氏度左右，在600度以下保證Toolox44的力學性能不變。

　　由于Toolox44是全新的冶金成分設計，氮化性能非常優異，氮化層和Toolox基體材料結合非常好，Toolox44表面氮化的硬度可以達到HRC65。

　　Toolox44材料的氮化性能還體現在Toolox44可以多次氮化，可以達到10次以上。

　　Toolox44材料的拋光性能非常好，能得到很光滑的模具表面，在擠壓時候的阻力能大大降低，因此Toolox44材料應用在鋁擠壓模具時，配合良好的表面氮化，能夠得到非常理想的效果，從客戶的實際使用情況來開，相比較歐洲的1.2344ESR“(8047)”模具壽命一般來說能提高一倍，即Toolox44的壽命是1.2344ESR“(8047)”材料的約2倍壽命，而且由于省去了熱處理費用和時間，大大縮短了模具加工的時間，節省了很多費用。

　　冷擠壓模具的工作條件極為復雜和惡劣，一副模具在使用過程中往往交織著各種損傷情形，這些損傷相互作用、相互促進，最后以一種或多種形式失效。為此，對冷擠壓模具使用壽命的影響因素，應進行認真細致研究及分析，如有豐富的實踐經驗，可直接選用有效的方法，應以不斷探索、不斷更新、不斷提高、不斷總結的精神來完成現代模具生產。

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