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冲压模具材料选择和寿命延长方法

作者:root    阅读:144

冲压模具材料选择和寿命延长方法 

冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷,甚至在较高的温度下工作(如冷挤压),工作条件复杂,易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此,对模具工作零件材料的要求比普通零件高。
  冲床模具的热加工质量对模具的机能与使用寿命影响甚大。从模具失效原因的分析统计可知,因热处理不当所引发模具失效“事故”约占40%以上。冲床模具工作零件的淬火变形与开裂,使用过程的早期断裂,均与摸具的热加工工艺有关。
  (1)冲床压力机的淬火与回火。这是模具热处理中的枢纽环节。若淬火加热时产生过热,不仅会使工件造成较大的脆性,而且在冷却时轻易引起变形和开裂,严峻影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应留意防止氧化和脱碳,应严格控制热处理工艺规范,在前提答应的情况下,可采用真空热处理。淬火后应及时回火,并根据技术要求采用不同的冲床回火工艺。
  (2)消应力退火。冲床压力机模具工作零件在粗加工后应进行消应力退火处理,具目的是消除粗加工所造成的内应力,以免淬火叫产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具,在磨削或电加工后还需经由消应力回火处理,有利于不乱模具精度,进步使用寿命。
  (3)冲床铸造工艺,这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具,通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。此外,还应严格控制铸造温度范围,制定准确的加热规范,采用准确的铸造力法,以及锻后缓冷或及时退火等。
  (4)准备热处理。应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、正火或调质等准备热处理工艺,以改善组织,消除铸造毛坯的组织缺陷,改善加工工艺性。高碳合金模具钢经由适当的准备热处理可消除网状二次渗碳体或链状碳化物,使碳化物球化、细化,促进碳化物分布平均性。这样有利于保证淬火、回火质量,进步模具寿命。
  由于各类冲压模具的工作条件不同,所以对模具工作零件材料的要求也有所差异。
  1.冲裁模材料的要求
  对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度,而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外,为防止模具断裂或崩刃,还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。
  2.拉深模材料的要求
  要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性(抗咬合性)、高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能,而且热处理时变形要小。
  3.冷挤压模材料的要求
  要求模具工作零件有高的强度和硬度、高耐磨性,为避免冲击折断,还要求有一定的韧性。由于挤压时会产生较大的升温,所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性
  冲压模具材料的种类及特性
  制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
  1.碳素工具钢
  在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。
  2.低合金工具钢
  低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
  冲床压力机加工表面质量
  模具工作零件加上表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分紧密亲密的关系,直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗拙度值对模具寿命影响很大,若表面粗拙度值过大,在工作时会产生应力集中现象,并在其峰、谷间轻易产生裂纹,影响冲模的耐费用,还会影响工件表面的耐蚀性,直接影响冲模的使用寿命和精度,为此,应留意以下事项:
  ①采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工,获得较小的表面粗拙度值,进步模具使用寿命。
  ②冲床压力机加工过程中应防止模具工作零件表面留有刀痕.夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷。这些缺陷的存在会引起应力集中,成为断裂的根源,造成模具早期失效;
  ③冲床模具工作零件加工过程中必需防止磨削烧伤零件表面现象,应严格控制磨削工艺前提和工艺方法(如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数);

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