影響
模具使用壽命的基本因素:
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具材料、冷熱加工工藝、熱處理、研磨、機(jī)床的調(diào)整與操作、被加工材料的性質(zhì)與狀態(tài)、潤滑條件及模具的服役環(huán)境是影響模具使用壽命的八大基本因素。
1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是造成模具早期失效和熱處理變形開裂的重要因素。模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免尖銳的圓角和過大的截面變化。尖銳圓角引起的應(yīng)力集中可高達(dá)平均計(jì)算應(yīng)力的10多倍。當(dāng)由于模具結(jié)構(gòu)的要求，尖銳圓角不允許消除時(shí)，可將整體結(jié)構(gòu)改成組合式或?qū)A角的加工放在最終熱處理后進(jìn)行。如內(nèi)四方頭螺栓，原設(shè)計(jì)用冷鐓模鐓制，使用壽命500件，在沖頭圓角過渡應(yīng)力集中部位折斷；后來改進(jìn)設(shè)計(jì)，加大圓角過渡部位的半徑，由R＝0.127mm增大到0.381～0.5mm，壽命提高到12000～27000件，仍在圓角過渡處斷裂失效；第二次改進(jìn)設(shè)計(jì)成組合式，壽命提高到100，000件，最終以磨損失效。為防止熱處理變形與開裂，截面尺寸力求均勻，形狀力求對(duì)稱而且簡(jiǎn)單，盲孔盡量開成通孔，必要時(shí)可開工藝孔，對(duì)于形狀復(fù)雜易變形開裂的模具可改成組合式。
2.模具材料與熱處理
模具材料對(duì)模具壽命的影響反映在模具材料的選擇是否正確、材質(zhì)是否良好和使用是否合理3個(gè)方面。選材時(shí)必須兼顧模具使用性能要求。對(duì)于冷沖模應(yīng)主要考慮鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。強(qiáng)度與韌性以及韌性與耐磨性之間往往此消彼長。當(dāng)模具的主要失效方式是脆性開裂時(shí)可考慮選擇強(qiáng)度較低但韌性更好的材料或制訂合理的熱處理工藝以改善鋼的韌性，亦可根據(jù)實(shí)際情況選擇同時(shí)具有高強(qiáng)度與高韌性的高級(jí)合金鋼。從兼顧韌性和耐磨性的角度除了整體合理選材外，亦可考慮在保證韌性的同時(shí)，采用合理的表面處理以改善模具的耐磨性。塑料模具鋼選用時(shí)要兼顧其在塑料成形溫度下的強(qiáng)度、耐磨性和耐蝕性，同時(shí)還應(yīng)考慮其加工性能和鏡面度。
熱處理不當(dāng)是導(dǎo)致模具早期失效的重要因素。熱處理對(duì)模具壽命的影響主要反映在熱處理技術(shù)要求不合理和熱處理質(zhì)量不良兩個(gè)方面。統(tǒng)計(jì)資料表明，由于選材和熱處理不當(dāng)，致使模具早期失效的約占70％。這個(gè)問題在第4節(jié)和第5節(jié)中另行討論。
3.冷熱加工工藝
鍛造和機(jī)加工對(duì)模具壽命的影響，常常被人們忽略，不正確的鍛造和機(jī)加工往往成為導(dǎo)致模具早期失效的關(guān)鍵。以Cr12MoV鋼為例，該鋼是國內(nèi)最常用的冷作模具鋼之一，屬于高碳高鉻萊氏體鋼，含有大量的一次和二次碳化物，偏析很大。因此，改善其碳化物分布狀況成為提高模具壽命的重要環(huán)節(jié)。表1為碳化物級(jí)別對(duì)Cr12MoV鋼力學(xué)性能的影響。
共晶網(wǎng)狀碳化物難以通過熱處理消除，必須通過鍛造使其細(xì)化并均勻化。國標(biāo)中對(duì)網(wǎng)狀碳化物級(jí)別要求較寬，實(shí)際使用中，需要重新改鍛，使其達(dá)到≤2級(jí)的碳化物的要求。為此需要對(duì)鋼坯從不同方向上進(jìn)行多次鐓粗和拉拔，并應(yīng)按“二輕一重”法鍛造。即坯料加熱到1100～1150℃始鍛時(shí)，要輕擊，防止鍛裂；在1000～1100℃溫度區(qū)內(nèi)要重?fù)粢员ＷC擊碎碳化物；在1000℃以下因鋼料塑性降低要再度輕擊，防止出現(xiàn)內(nèi)裂紋，并確保最后形成的碳化物排列方向垂直于模具的工作面，終鍛溫度850～900℃。鍛造比一般控制在2～2.5。利用鍛后余熱淬火，低溫回火，可獲得隱針馬氏體加細(xì)小彌散分布的碳化物和少量殘留奧氏體，可大幅度提高模具的使用壽命。
不正確的機(jī)加工可能在以下3個(gè)方面導(dǎo)致模具早期失效：
①不當(dāng)?shù)那邢?，形成尖銳圓角或過小的圓角半徑時(shí)常常造成應(yīng)力集中，使模具早期失效；
②表面光潔度不夠，存在不允許的刀痕，常常使模具因早期疲勞破壞而失效；
③機(jī)加工沒有完全均勻地去除軋制和鍛造形成的脫碳層，致使模具熱處理后形成軟點(diǎn)和過大的殘余應(yīng)力導(dǎo)致模具早期失效。
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