在使用模具進行鍛壓生產時,許多因素都將影響模具的壽命,如設備的精度及設備調整、被加工工件的材質及加工工藝等,都必須嚴格控制和正確操作,才能充分發揮模具材料的性能而獲得較高的使用壽命。
1.設備與模具裝配的影響
使用高精度、高剛性壓力機,可使沖模壽命提高3~10倍。壓力機的精度與剛性對冷沖裁與冷擠壓模的壽命影響極大,尤其在使用硬質合金沖模時,必須選擇高精度、剛性好的壓力機,才能獲得良好的效果。
如薄板沖裁的單側隙僅0.03~0.1mm,同一型號的沖模在新系列40t壓力機上使用比在60tC型沖床上使用時,壽命提高3倍以上。Cr12MoV鋼制硅鋼片復雜沖模在普通C型沖床上工作,平均刃磨壽命僅1~4萬次,在新式沖床上可達8~15萬次。
模具裝配不當,或未按規定的工藝操作,會使模具產生附加應力引起受力不均,從而導致模具的惡性損壞。如在420t擠壓機上擠壓鋁合金時,由于放入擠壓筒內的鋁合金錠較多,鋁錠加擠壓墊超出了擠壓筒的實際長度,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,被加工材料應經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,硬度從30HRC降低到20HRC時,使用壽命從8000~9000件提高到約16000件。冷鐓35鋼內六角螺釘的六角頭,當被加工材料未經充分退火時,沖頭在服役時頻繁發生早期折斷失效,當嚴格控制鋼材退火工藝,降低并穩定材料的硬度后,可使沖頭壽命穩定在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)應是最有利延長模具壽命的材料表面狀態。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,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,壽命下降為1.7萬次左右。在金屬塑性成形時,采用適當的潤滑劑,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10000件;采用機油潤的壽命只有30件。熱強鋼葉片精鍛模采用二硫化鉬與玻璃復合潤滑,模具壽命比石墨油潤滑的高5倍。
預熱及冷卻條件對模具的壽命同樣產生影響,可以降低熱應力,保持模具的高溫強度。具體方法應與模具用鋼的特性相適應。為了降低模具溫度,常常采用各種冷卻劑進行冷卻。而冷卻劑的選擇必須根據模具材料而定。例如,高合金鋼模具的導熱性差,采用水冷卻使模具內外形成很大的熱應力,容易在模具表面產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,必須充分預熱,并應避免噴水冷卻,以油、水霧和水水內冷為宜。4Cr5MoSiV、3Cr3Mo3W2V等以鉻、鉬為主的合金模具鋼,較能適應噴水強制冷卻。對3Cr2W8V鋼采用噴水強制冷卻,容易出現早期熱疲勞開裂。
熱作模具經服役一定時間后,由于在服役時承受機載荷,又受熱應力的作用,在模具內發生了不均勻的塑性變形及組織變化,應進行一次充分的低溫回火,消除模具中的內應力,防止模具變形及開裂,可顯著延長模具壽命。
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