在使用模具進(jìn)行鍛壓生產(chǎn)時(shí),許多因素都將影響模具的壽命,如設(shè)備的精度及設(shè)備調(diào)整、被加工工件的材質(zhì)及加工工藝等,都必須嚴(yán)格控制和正確操作,才能充分發(fā)揮模具材料的性能而獲得較高的使用壽命。
1.設(shè)備與模具裝配的影響
使用高精度、高剛性壓力機(jī),可使沖模壽命提高3~10倍。壓力機(jī)的精度與剛性對冷沖裁與冷擠壓模的壽命影響極大,尤其在使用硬質(zhì)合金沖模時(shí),必須選擇高精度、剛性好的壓力機(jī),才能獲得良好的效果。
如薄板沖裁的單側(cè)隙僅0.03~0.1mm,同一型號的沖模在新系列40t壓力機(jī)上使用比在60tC型沖床上使用時(shí),壽命提高3倍以上。Cr12MoV鋼制硅鋼片復(fù)雜沖模在普通C型沖床上工作,平均刃磨壽命僅1~4萬次,在新式?jīng)_床上可達(dá)8~15萬次。
模具裝配不當(dāng),或未按規(guī)定的工藝操作,會(huì)使模具產(chǎn)生附加應(yīng)力引起受力不均,從而導(dǎo)致模具的惡性損壞。如在420t擠壓機(jī)上擠壓鋁合金時(shí),由于放入擠壓筒內(nèi)的鋁合金錠較多,鋁錠加擠壓墊超出了擠壓筒的實(shí)際長度,使擠壓軸和擠壓筒偏離中心,引起擠壓軸受力不均而彎曲和折斷。
2.加工工藝的影響
為減輕模具的載荷,提高磨具壽命,被加工材料應(yīng)經(jīng)充分軟化退火以降低硬度,而鋼材球化程度完全,提高塑性。用Cr12MoV搓絲板加工20Mn鋼時(shí),硬度從30HRC降低到20HRC時(shí),使用壽命從8000~9000件提高到約16000件。冷鐓35鋼內(nèi)六角螺釘?shù)牧穷^,當(dāng)被加工材料未經(jīng)充分退火時(shí),沖頭在服役時(shí)頻繁發(fā)生早期折斷失效,當(dāng)嚴(yán)格控制鋼材退火工藝,降低并穩(wěn)定材料的硬度后,可使沖頭壽命穩(wěn)定在5000~10000次。
材料表面存在極薄的氧化膜(表面無氧化黑皮,也無脫碳層)應(yīng)是最有利延長模具壽命的材料表面狀態(tài)。表面脫碳或具有鐵素體組織的深沖鋼板,由于對模具表面咬合傾向增大,將大大降低模具的壽命。T10A鋼制冷沖模,沖裁表面光亮(表面存在極薄的氯化模)的薄鋼板時(shí),每刃磨一次可沖3萬次;改沖同等厚度的熱軋鋼板(有黑皮)時(shí),壽命下降為1.7萬次左右。在金屬塑性成形時(shí),采用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒,可減少摩擦因素,使變形抗力下降,其降低的幅度通常為30%~40%,這有助于減輕模具的磨損及防止模具的斷裂。如用二硫化鉬配制油劑,用于不銹鋼表殼擠光模,壽命可達(dá)10000件;采用機(jī)油潤的壽命只有30件。熱強(qiáng)鋼葉片精鍛模采用二硫化鉬與玻璃復(fù)合潤滑,模具壽命比石墨油潤滑的高5倍。
預(yù)熱及冷卻條件對模具的壽命同樣產(chǎn)生影響,可以降低熱應(yīng)力,保持模具的高溫強(qiáng)度。具體方法應(yīng)與模具用鋼的特性相適應(yīng)。為了降低模具溫度,常常采用各種冷卻劑進(jìn)行冷卻。而冷卻劑的選擇必須根據(jù)模具材料而定。例如,高合金鋼模具的導(dǎo)熱性差,采用水冷卻使模具內(nèi)外形成很大的熱應(yīng)力,容易在模具表面產(chǎn)生龜裂而使模具早期失效。如3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V等含鎢較多的熱作模具鋼,必須充分預(yù)熱,并應(yīng)避免噴水冷卻,以油、水霧和水水內(nèi)冷為宜。4Cr5MoSiV、3Cr3Mo3W2V等以鉻、鉬為主的合金模具鋼,較能適應(yīng)噴水強(qiáng)制冷卻。對3Cr2W8V鋼采用噴水強(qiáng)制冷卻,容易出現(xiàn)早期熱疲勞開裂。
熱作模具經(jīng)服役一定時(shí)間后,由于在服役時(shí)承受機(jī)載荷,又受熱應(yīng)力的作用,在模具內(nèi)發(fā)生了不均勻的塑性變形及組織變化,應(yīng)進(jìn)行一次充分的低溫回火,消除模具中的內(nèi)應(yīng)力,防止模具變形及開裂,可顯著延長模具壽命。
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