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模具技術

從模具失效的統計數據剖析各種因素影響

發布日期:2014-08-11 14:21:00

1概述

  自從我國加入WTO之後,模具産品已提升到技術裝備總體水平至關重要的一個環節,其中,尤其是冷擠壓模具,它是實現少、無切削加工的重要工藝裝備,在現代生産加工中日益得到廣泛的應用。但在冷擠壓加工時,常常遇到一些妨礙正常投産的重要問題,就是模具受到損壞,主要表現有如下三種失效類型。

  (1)磨損,冷擠壓模具與其他絕大多數模具一樣,都有一個零件的公差所允許的磨損範圍。當模具達到磨損極限不能繼續使用時,這種磨損屬于正常的工具損壞。然而對于相當一部分模具來說,在尚未達到磨損極限之前,由于許多方面原因,常發生型腔表面早期損傷失效,如磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞(點蝕或剝落)失效等。這樣,就不能制造出合格的擠壓件。

  (2)變形,由于冷擠壓時作用在模具上的載荷非常大,直接承受壓力作用的工作零件,将産生彈性變形和塑性變形,例如凹模型腔的彈性膨脹,凸模的镦粗、彎曲,頂料杆的軸向壓縮,墊塊的中心壓塌等等。這樣,使模具造成正常的工作,嚴重影響生産。

  (3)斷裂,這是冷擠壓模具最常見的一種損壞形式,它因載荷超出模具材料的強度極限所造成的,例如凸模折斷、凹模及緊固圈開裂、頂杆斷裂、鑲塊疲勞斷裂、蠕變斷裂、低應力脆斷等。

  當模具零件産生上述這種缺陷時,就不能制造出合格的擠壓件,會嚴重影響工廠的生産計劃。為此,面臨工程技術人員要及時解決造成這些缺陷的關鍵問題。

  生産實踐證明,每副模具的承載能力、工作使用壽命、制造精度及産品合格率,在很大程度上取塊于模具鋼的化學成分,模具零件的加工質量及熱處理工藝等。為了生産出高質量、高經濟效益的産品擠壓件,必須從模具結構設計,選用模具材料,加工、熱處理、生産成本等方面、全面進行考慮,才能達到應有的技術經濟效果。

  2模具早期失效的統計數據

  任何一種失效原因,就需要了解及分析模具損壞的根本因素,可以從生産實踐中收集第一性資料,即社會生産統計調查。

  以模具外表和内部檢驗結果為依據,找出其中影響模具失效的決定性因素,就可以查明模具失效的特征和損壞的根本原因,當然,模具失效往往是由幾個因素綜合作用的結果,在進行具體分析時,必須充分考慮各個因素之問的相互影響和有機聯系。

  在分析模具損壞之前,曾對模具早期失效的原因進行了一次統計分析,上海地區與日本的數據是有差别的。但是,模具早期失效的原因主要是由于模具熱處理工藝不佳和模具原材料質量不好,其次是模具使用條件不好、模具加工方法不好,不合理及模具毛坯鍛造工藝不妥等原因造成的。因此,為了防止模具早期失效,延長模具使用壽命,應從上述幾方面采取有效的、相應的預防措施。3冷擠壓模具的工作條件

  冷擠壓模具工作條件極其惡劣。冷擠凸模的受力情況随擠壓方法的不同而異,正擠壓凸模主要承受壓應力的作用,而反擠壓凸模或複合擠壓凸模,在擠壓工作行程時,承受着很大的壓應力作用,在回程時則承受較小的拉應力,這個拉、壓應力是交變産生的。不論是正擠壓還是反擠壓往往還受到偏心負荷所引起的彎曲應力的作用.由此可以看出,冷擠壓凸模受到拉、壓和彎曲應力的綜合作用,其受力狀态是比較複雜的。

  冷擠壓凹模内壁由于承受着較大的内壓力作用,從而使凹模的圓周方向上作用着較大的拉應力。

  此外,冷擠壓成形是在很短時間内完成的,且将大截面的毛坯變成小截面的擠壓件,從而使模具承受着交變的沖擊載荷。冷擠壓過程中的熱效應以及模具工作表面受到的劇烈摩擦作用,使擠壓件溫升高達300—400℃。從而使模具在工作時溫度升高,不工作時溫度下降,這就是說模具還承受着冷熱交變應力的作用。

  如此苛刻的工作條件,使得冷擠壓模具的使用壽命比其它模具要短得多。因此,為了延長模具的使用壽命,降低産品成本,提高經濟效益,查明模具失效的根本原因,并采取得力的措施加以解決,對于冷擠壓模具顯得比其它的模具更為重要。

  4模具損壞的各種具體因素

  冷擠壓模具因受使用情況不同,選用的鋼種複雜,加工工序多等,可把影響模具使用壽命的各種具體因素分為如下六個方面:

  4.1擠壓件方面

  在設計擠壓件時,與模具失效有關的有

  (1)原材料鋼号;(2)制件形狀及尺寸;(3)擠壓方式;(4)變形程度;(5)制件尺寸精度。

  4.2方面

  冷擠壓時,影響模具使用壽命的有

  (1)模具材料選用不當;(2)硬度不合理;(3)面與面相交處有尖角;(4)厚薄壁相差過大;(5)連接圓角半徑過小;(6)材料纖維取向不合理;(7)配合精度不當。

  4.3模具材質方面

  在選用模具材質時,密切有關的有

  (1)鋼的純淨度差;(2)化學成分偏析;(3)鋼内疏松;(4)帶狀(網狀)碳化物;(5)帶狀組織;(6)球化退火質量不好。

  4.4加工方面

  模具零件金屬切削加工時,影響模具失效的有

  (1)磨削損傷,形成微裂紋痕迹;(2)電加工質量差;(3)連接圓角半徑較小;(4)表面粗糙度差;(5)尺寸精度差;(6)加工應力未除去。

  4.5熱處理方面

  模具零件熱處理工藝中,與模具失效有關的有

  (1)加熱速度不當;(2)淬火溫度不當;(3)保溫時間不當;(4)冷卻速度不當;(5)爐内氣氛不當;(6)回火次數不夠;(7)表面硬度不夠。

  4.6使用操作方面

  在冷擠壓生産時,影響模具失效的有

  (1)模具安裝不當;(2)潤滑條件差;(3)冷卻條件不當:(4)設備狀況不好;

  (5)實際操作不按要求。

  通過如上所指出的影響冷擠壓模具使用壽命的各種諸多

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