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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、蠕變斷裂失效、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:
、僭牧箱撎;
②制件形狀及尺寸;
、蹟D壓方式;
、茏冃纬潭;
、葜萍叽缇。
(2)模具設計方面
冷擠壓時,影響模具使用壽命的有:
、倌>卟牧鲜褂貌划;
②硬度不合理;
、勖媾c面相交處有尖角;
④厚薄壁相差過大;
、葸B接圓角半徑過小;
、薏牧侠w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:
、黉摰募儍舳炔;
、诨瘜W成分偏析;
、垆搩仁杷;
④帶狀(網狀)碳化物;
、輲罱M織;
、耷蚧嘶鹳|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:
、倌ハ鲹p傷,形成微裂紋痕跡;
、陔娂庸べ|量差;
、圻B接圓角半徑較小;
、鼙砻娲植诙炔;
⑤尺寸精度差;
、藜庸ξ闯。
(5)熱處理方面
在熱處理模具零件時,影響模具失效的有:
、偌訜崴俣炔划;
、诖慊饻囟炔划;
③冷卻速度不當;
、鼙貢r間不當;
、轄t內氣氛不當;
、藁鼗鸫螖挡粔;
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:
、倌>甙惭b不當;
、跐櫥瑮l件差;
③冷卻條件不當;
、茉O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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