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冷擠壓模具的失效分析和提高壽命的途徑
（作者未知） 2009/4/7
冷擠壓技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，所以自二次世界大戰(zhàn)以來，世界各國競相開發(fā)此項(xiàng)技術(shù)，我國在六十年代時(shí)期在有色金屬冷擠壓方面取得了很快的發(fā)展，黑色金屬的冷擠壓也有少量應(yīng)用。我廠八十年代末開發(fā)了冷擠壓技術(shù)，從調(diào)試開始自今，經(jīng)歷了不少波折，克服了許多困難，取得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，終于使冷擠壓技術(shù)在火花塞殼體上獲得了成功應(yīng)用，使我廠自行開發(fā)的冷擠壓技術(shù)領(lǐng)先于同行業(yè)。本文就是根據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對于冷擠壓模具的失效形式和提高壽命的途徑談?wù)勛约旱囊恍w會(huì)。
冷擠壓模具的失效
在冷擠壓過程中，模具失效的形式主要有四種，即磨損、塑性變形、疲勞破壞和斷裂，其中磨損和疲勞破壞屬正常失效形式。
磨損
冷擠時(shí)，由于被擠材料在模具表面激烈地流動(dòng)，造成模具工作表面容易磨損，按照磨損機(jī)理的不同，冷擠壓模具的磨損又分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。
粘著磨損
由于冷擠時(shí)被擠金屬在模具表面的激烈流動(dòng)，所以被擠金屬與凹凸模工作表面產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，于是分別構(gòu)成了滑動(dòng)摩擦付，當(dāng)表面不平時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)峰頂接觸，由于接觸面積小，峰頂壓力很高，足以引起塑性變形，導(dǎo)致接觸還發(fā)生粘著現(xiàn)象。在相對滑動(dòng)情況下，粘著點(diǎn)被剪切，塑性材料就會(huì)轉(zhuǎn)移到另一工件表面上，于是出現(xiàn)粘著─剪切─再粘著的循環(huán)過程，這就形成了粘著磨損，我們的凹模芯及凹模出現(xiàn)的“拉毛”現(xiàn)象就屬于此類。
引起粘著磨損的有以下幾個(gè)因素：
材料特性
脆性材料比塑性材料的抗粘能力強(qiáng)。
性大的材料組成的摩擦付粘著傾向大，互容性小的材料（異種金屬或晶格不相近的金屬）組成的摩擦付粘著傾向力小。
從金相組織上看，多相金屬比單相金屬粘著傾向力小，化合物相比單相固溶體粘著傾向小。
因此，對冷擠壓毛坯及模具進(jìn)行表面處理來避免金屬相互摩擦。如對豆料進(jìn)行磷化處理，模具涂層處理就是基于此種原理。因此，在有條件時(shí)應(yīng)對模具進(jìn)行表面處理。
擠壓速度
一般來講，擠壓過程中，擠壓速度主要取決于被擠材料的可塑性所允許的變形速度。對火花塞殼體冷擠壓來講，其速度不宜太快。
表面光潔度
表面光潔度越高，抗粘著磨損能力越強(qiáng)。提高模具表面光潔度，可使接觸面積增大，各點(diǎn)接觸壓力減小，但過高地提高表面光潔度，因潤滑劑不能存儲(chǔ)于摩擦付表面內(nèi)，反而促進(jìn)粘著，一般為Ra0.4至Ra0.2。
溫度
由于冷擠時(shí)金屬流動(dòng)速度很快，所以產(chǎn)生的熱量很大，通常達(dá)200-400℃以上，因此模具材料必須具備高的熱穩(wěn)定性，否則將因模具材料處于回火狀態(tài)而降低強(qiáng)度，并促使粘著磨損的產(chǎn)生。
潤滑油脂
潤滑狀態(tài)對粘著磨損影響較大，能適應(yīng)高強(qiáng)度、重載荷的冷擠壓油目前國內(nèi)尚在研制中，還有部分依賴進(jìn)口解決，目前采用的MoS2就是一種良好有潤滑劑。
磨粒磨損
冷擠時(shí)由于潤滑油的不清潔等因素，帶有硬的顆粒進(jìn)入模腔，于是產(chǎn)生微量切削或刮擦作用而引起模具表面脫落。一般情況，模具材料硬度越高，耐磨性越好，但在火花塞殼體冷擠中，必須先考慮提高材料強(qiáng)度和毒性，再考慮材料的硬度，以防脆斷或早期破壞。
腐蝕磨損
冷擠壓中的腐蝕磨損主要是氧化磨損，它是通過氧化物的磨損過程進(jìn)行的。金屬表面與氧化膜被磨損后又形成新的氧化膜，然后又被磨掉。它與滑動(dòng)速度、接觸壓力、介質(zhì)狀態(tài)等有直接關(guān)系。
在冷擠過程中，粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損往往是相互伴隨發(fā)生的。冷擠壓的磨損實(shí)際上是一種復(fù)合磨損形式，如果稍微處理不當(dāng)，磨損是相當(dāng)厲害的。減少磨損的辦法主要是良好合理的設(shè)計(jì)，降低摩擦，使金屬流向合理，提高模具光潔度，選擇合適潤滑劑，選用耐磨性好的材料，以提高模具的耐磨性。
2、塑性變形
火花塞殼體所需的單位擠壓力是很大的，尤以四序?yàn)樽畲�，共�?20KN，而凸模主要工作截面直徑不到15mm，且最小處僅為Φ8.6mm，在冷擠時(shí)所受的負(fù)荷很大，在材料一定的情況下，只要熱處理稍有不慎，即可能發(fā)生鐓粗、折斷的現(xiàn)象。
四序沖頭發(fā)生鐓粗的現(xiàn)象是由于擠壓時(shí)，它所受的工作應(yīng)力超過彈性極限，在最初的幾次或幾十次便會(huì)出現(xiàn)直徑漲大0.1或更多，曾發(fā)生由于沖頭漲大而卡死，造成模具損壞。鐓粗部位一般發(fā)生在距工作端部長約1/3-1/4凸模長度的地方。
防止模具產(chǎn)生塑性變形的方法是選擇合適的模具材料，采用先進(jìn)的熱處理工藝，使其在保持韌性的前提下，盡可能具有足夠的強(qiáng)度和硬度。
3、疲勞破壞
疲勞破壞屬于冷擠壓模具一種正常的失效形式，它是由于應(yīng)力的反復(fù)作用，在應(yīng)力集中部位造成疲勞裂紋，疲勞裂紋擴(kuò)展而造成斷裂破壞，這在凸（未完，下一頁）
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