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提高沖壓模具工作耐用度的措施
資源天下 2014/3/15 20:59:05
1前言
不同的沖模材料具有不同的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。在一定的條件下使用高級材料就能使耐用度提高好幾倍。實(shí)際生產(chǎn)中沖模的失效現(xiàn)象相當(dāng)頻繁，沖模消耗量大。因此，分析沖模失效原因，采用各種有效措施防止沖模早期失效，提高沖模耐用度。沖壓成形是一種應(yīng)用廣泛的材料加工方法，沖壓模具是實(shí)現(xiàn)零件加工的重要工藝裝備，它的使用壽命直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。對模具壽命的影響因素加以分析，找出解決問題的方法，從而達(dá)到提高沖壓模具工作耐用度。
2沖壓材料概述
2.1沖壓模具材料
制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等等。
2.1.1碳素工具鋼
在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點(diǎn)為加工性能好，價(jià)格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。
2.1.2低合金工具鋼
低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。
2.1.3高碳高鉻工具鋼
常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須進(jìn)行反復(fù)鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。
2.1.4高碳中鉻工具鋼
用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。
2.2熱處理、表處理新工藝
為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采用熱、表處理新技術(shù)，尤其是表面處理新技術(shù)。除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外，近年來模具表面性能強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展很快，實(shí)際應(yīng)用效果很好。其中，化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）以及鹽浴滲金屬（TD）的方法是幾種發(fā)展較快，應(yīng)用最廣的表面涂覆硬化處理的新技術(shù)。它們對提高模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著十分重要的意義。
2.3沖壓模具材料的選用原則
在沖壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、低熔點(diǎn)合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。
制造模具的材料，要求具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、適當(dāng)?shù)捻g性、高淬透性和熱處理不變形(或少變形)及淬火時(shí)不易開裂等性能。
合理選取模具材料及實(shí)施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關(guān)鍵。對用途不同的模具，應(yīng)根據(jù)其工作狀態(tài)、受力條件及被加工材料的性能、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)率等因素綜合考慮，并對上述要求的各項(xiàng)性能有所側(cè)重，然后作出對鋼種及熱處理工藝的相應(yīng)選擇。
3沖模的失效形式
實(shí)際生產(chǎn)中沖模的失效現(xiàn)象相當(dāng)頻繁，沖模消耗量大。因此，分析沖模失效原因，采用各種有效措施防止沖模早期失效，提高沖模耐用度。
3.1磨損失效
沖模的工作部分應(yīng)具有較高的耐磨性。磨損失效是沖模在使用過程中，零部件之間或沖模與工件之間相對運(yùn)動受摩擦、震動或高溫疲勞龜裂剝落而磨損甚至損壞。初期部分零件表面粗糙不平部分被迅速磨去，因此磨損速度很快；正常磨損階段，零件的磨損趨于平緩，這時(shí)沖模處于最佳的技術(shù)狀態(tài)，生產(chǎn)效率呈現(xiàn)出最好的水平，產(chǎn)品的質(zhì)量最有保證；過了正常磨損期零件磨損超過一定限度，正常磨損關(guān)系被破壞，接觸情況惡化，磨損速度加快，沖模工作性能也迅速下降，如果不及時(shí)維修或更換磨損件，沖模會產(chǎn)生事故、失去功能，以致報(bào)廢。
3.2變形失效
變形失效包括過量的彈性變形或塑性變形、高溫蠕變等。沖模在使用過程中，因各種載荷及交變溫度的影響，以及材料本身的性能變化，造成剛性和韌性不足，導(dǎo)致沖模不能正常工作而失效。
3.3脆裂失效
沖模在較為惡劣的條件下工作，受到各種載荷的作用，會因產(chǎn)生裂紋、剝落而引起突然斷裂，還會因疲勞破壞及應(yīng)力腐蝕破裂等而失效，故沖模常要求（未完，下一頁）
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