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沖壓模具材料選擇和壽命延長方法

人氣:-231發表時間:2018-03-24

沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負荷,甚至在較高的溫度下工作(如冷擠壓),工作條件復雜,易發生磨損、疲勞、斷裂、變形等現象。因此,對模具工作零件材料的要求比普通零件高。
  沖床模具的熱加工質量對模具的機能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統計可知,因熱處理不當所引發模具失效“事故”約占40%以上。沖床模具工作零件的淬火變形與開裂,使用過程的早期斷裂,均與摸具的熱加工工藝有關。
  (1)沖床壓力機的淬火與回火。這是模具熱處理中的樞紐環節。若淬火加熱時產生過熱,不僅會使工件造成較大的脆性,而且在冷卻時輕易引起變形和開裂,嚴峻影響模具壽命。沖模淬火加熱時特別應留意防止氧化和脫碳,應嚴格控制熱處理工藝規范,在前提答應的情況下,可采用真空熱處理。淬火后應及時回火,并根據技術要求采用不同的沖床回火工藝。
  (2)消應力退火。沖床壓力機模具工作零件在粗加工后應進行消應力退火處理,具目的是消除粗加工所造成的內應力,以免淬火叫產生過大的變形和裂紋。對于精度要求高的模具,在磨削或電加工后還需經由消應力回火處理,有利于不亂模具精度,進步使用壽命。
  (3)沖床鑄造工藝,這是模具工作零件制造過程中的重要環節。對于高合金工具鋼的模具,通常對材料碳化物分布等金相組織提出技術要求。此外,還應嚴格控制鑄造溫度范圍,制定準確的加熱規范,采用準確的鑄造力法,以及鍛后緩冷或及時退火等。
  (4)準備熱處理。應視模具工作零件的材料和要求的不同分別采用退火、正火或調質等準備熱處理工藝,以改善組織,消除鑄造毛坯的組織缺陷,改善加工工藝性。高碳合金模具鋼經由適當的準備熱處理可消除網狀二次滲碳體或鏈狀碳化物,使碳化物球化、細化,促進碳化物分布平均性。這樣有利于保證淬火、回火質量,進步模具壽命。
  由于各類沖壓模具的工作條件不同,所以對模具工作零件材料的要求也有所差異。
  1.沖裁模材料的要求
  對于薄板沖裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度,而對厚板沖裁模除了要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點外,為防止模具斷裂或崩刃,還應具有高的斷裂抗力、較高的抗彎強度和韌性。
  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、一定的強韌性以及較好的切削加工性能,而且熱處理時變形要小。
  3.冷擠壓模材料的要求
  要求模具工作零件有高的強度和硬度、高耐磨性,為避免沖擊折斷,還要求有一定的韌性。由于擠壓時會產生較大的升溫,所以還應具有一定的耐熱疲勞性和熱硬性
  沖壓模具材料的種類及特性
  制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質合金、鋼結硬質合金、鋅基合金、低熔點合金、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、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。
  1.碳素工具鋼
  在模具中應用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等,優點為加工性能好,價格便宜。但淬透性和紅硬性差,熱處理變形大,承載能力較低。
  2.低合金工具鋼
  低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎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。
  沖床壓力機加工表面質量
  模具工作零件加上表面質量的優劣對于模具的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分緊密親密的關系,直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗拙度值對模具壽命影響很大,若表面粗拙度值過大,在工作時會產生應力集中現象,并在其峰、谷間輕易產生裂紋,影響沖模的耐費用,還會影響工件表面的耐蝕性,直接影響沖模的使用壽命和精度,為此,應留意以下事項:
  ①采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工,獲得較小的表面粗拙度值,進步模具使用壽命。
  ②沖床壓力機加工過程中應防止模具工作零件表面留有刀痕.夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會引起應力集中,成為斷裂的根源,造成模具早期失效;
  ③沖床模具工作零件加工過程中必需防止磨削燒傷零件表面現象,應嚴格控制磨削工藝前提和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進給量等參數);

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