影响冲压模具寿命的原因
研究表明:冲压模具使用寿命的大小与模具设计、选材、加工方法、热处理方法、表面处理方式、模具的使用条件、配套设备等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计,在引起模具失效的各种因素中,热处理不当约占45%,选材不当、模具结构设计不合理约占25%,加工工艺因素约占10%,使用条件等因素约占20%。因此,合理设计模具结构,恰当的选用材料,妥善安排模具各零件的加工工艺,正确使用和维护模具,对汽车板金模具使用寿命的提高都是有益的。
1、冲压模具的设计
冲压模具设计是影响模具使用寿命的重要因素。模具间隙大小、冲压工序安排、冲压工位布置、定位方式、卸料与出件方式、模具导向方式、以及模具检测与保护方法等对模具寿命都会造成影响。以冲裁为例,介绍冲模间隙对模具寿命的影响。由于间隙的存在,使得冲件的断面出现了4个区———塌角、光亮带、断裂带和毛刺。
落料件的尺寸主要由凹模决定,而冲孔件的尺寸主要由凸模决定。实践证明,正常冲裁情况下,冲孔件的尺寸有缩小的趋势,而且随间隙的减小缩小越明显;落料件的尺寸有增大的趋势,而且间隙越小其增大越明显。这样凸模和凹模随冲裁间隙的缩小而使磨损加剧。同时,当间隙小到一定值,还会产生二次剪切,产生过多的金属碎屑,刮伤或被挤进凸、凹模的表面,加剧模具的磨损,甚至会造成凹模涨裂、模具变形,进而引起间隙不均匀、导致模具崩刃等现象的发生。总之,冲裁模具的间隙越小,模具的寿命就越小,对其它冲压模也如此。
2、汽车板金模具的加工工艺
冲压模具的凸、凹模形状是多种多样的,根据制品的结构而确定。各企业的生产条件不同,因此,对不同的凸模和凹模,各企业一般有自己的做法,但总的工艺过程还是类似的。对整体式凹模的做法是:下料→锻造→热处理(退火)→机加工外形、非凹模刃口孔及穿丝孔→热处理(淬火、回火)→磨上下表面→慢丝切割凹模刃口孔→精铣(镜面放电)。对整体式凸模的做法是:下料→锻造→热处理(退火)→机加工外形(粗加工、精加工)、固定孔等→热处理(淬火、回火)→磨上下端面→精修工作型面。对小凸模和镶拼式凹模的加工工艺是:取一块经过锻造和热处理后的原料板→机加工固定凸、凹模(镶块)的螺纹孔→以螺纹孔为中心慢丝割出各零件轮廓→磨去氧化层。
(1)锻造对模具寿命的影响
锻造的作用是细化金属晶粒、致密组织、消除金属内部缺陷从而改善金属的力学性能。但是,如果锻造工艺不合理,就会造成锻造缺陷,形成导致模具早期失效的隐患。例如,锻造时镦击力过大,变形量过大,易产生裂纹;加热不均,温度过高会产生材料晶粒粗大的过热现象或导致晶界熔化和氧化的过烧现象;停锻后冷却速度过快则容易开裂,特别是高碳高合金钢,锻造温度范围较窄,操作不当极易开裂;锻造不充分会产生组织应力,热处理时也易发生变形开裂等。
(2)热处理对模具寿命的影响
模具淬火加热时温度过高,容易造成模具的过热、过烧,冲击韧度下降,导致早期断裂。如果淬火温度过低,会降低模具的硬度、耐磨性及疲劳抗力,容易造成模具的塑性变形、磨损失效。淬火加热时不注意采取保护措施,会使模具表面氧化和脱碳,脱碳将造成淬火软点或软区,降低模具的耐磨性、疲劳强度和抗咬合能力,影响其使用寿命。淬火冷却速度过快或油温过低,模具容易产生淬火裂纹。如果回火温度太低,而且不够充分,将无法消除淬火过程中的残余应力而使模具的韧性降低,容易发生早期断裂。
(3)线切割对模具寿命的影响
线切割在模具零件加工中被广泛使用,它提高了加工效率和加工精度,但也带来了一些特殊问题,如经线切割加工的模具,如不进行回火和相应的去氧化层处理而直接使用,易产生掉渣、剥落等现象,从而降低模具的使用寿命。因此,对线切割后的模具进行充分回火能改善表面拉应力状态,降低残余应力,提高模具使用寿命。
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