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冷擠壓模具損壞分析一定要謹慎
冷擠壓模具損壞分析一定要謹慎
模具是實現(xiàn)少、無切削加工的重要工藝裝備，在現(xiàn)代生產(chǎn)中日益得到廣泛的應(yīng)用。
在冷擠壓加工時，常常遇到一些妨礙正常投產(chǎn)的重要問題，就是模具受到損壞，主要表現(xiàn)有如下三種失效類型：
(1)斷裂失效，如，塑性斷裂失效、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、低應(yīng)力脆斷失效、介質(zhì)加速斷裂失效等。
(2)過量變形失效，主要包括過量的彈性和塑性變形失效。
(3)型腔表面損傷失效，如，磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞(點蝕或剝落)失效等。
當凸、凹零件產(chǎn)生上述這種缺陷時，那就不能制造出合格的擠壓件，嚴重影響工廠的生產(chǎn)計劃，為此，工程技術(shù)人員應(yīng)要及時解決造成這些缺陷的關(guān)鍵問題。
生產(chǎn)實踐指出，每副模具的承載能力、工作使用壽命、制造精度及產(chǎn)品合格率，在很大程度上取決于模具鋼的化學(xué)成分、模具零件的加工質(zhì)量及熱處理工藝等。
為了生產(chǎn)出高質(zhì)量、高經(jīng)濟效益的產(chǎn)品擠壓件，必須從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、選用模具材料、機械加工、熱處理、生產(chǎn)成本等方面全面進行考慮，才能達到應(yīng)有的技術(shù)經(jīng)濟效果。
1.模具早期失敗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)
任何一種失敗原因，都需要了解及分析模具損壞的根本因素，應(yīng)從生產(chǎn)實踐中收集第一手資料，即社會調(diào)查。
以模具外表和內(nèi)部檢驗結(jié)果為依據(jù)，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(jié)果，在進行具體分析時，必須充分考慮各個因素之間的相互影響和有機聯(lián)系。
模具早期失效是由原材料質(zhì)量不好、模具使用條件不好、模具加工方法不好、模具毛坯鍛造工藝不好、模具熱處理工藝不佳及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等原因造成的。因此，為了防止模具早期失效，延長模具使用壽命，應(yīng)從上述幾方面采取有效的、相應(yīng)的預(yù)防措施。
2.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隨擠壓方法的不同而異。
正擠壓凸模主要承受壓應(yīng)力的作用，而反擠壓凸模或復(fù)合擠壓凸模，在擠壓工作行程時，承受著很大的壓應(yīng)力作用，在回程時則承受較小的拉應(yīng)力，這個拉、壓應(yīng)力是交變產(chǎn)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(yīng)力的作用。由此可以看出，冷擠壓凸模受到拉、壓和彎曲應(yīng)力的綜合作用，其受力狀態(tài)是比較復(fù)雜的。
冷擠壓凹模內(nèi)壁由于承受著較大的內(nèi)壓力的作用，從而使凹模的圓周方向上作用著較大的拉應(yīng)力。
此外，冷擠壓成形是在很短時間內(nèi)完成的，且將大截面的坯料變成小截面的擠壓件，從而使模具承受著交變的沖擊載荷。
冷擠壓過程中的熱效應(yīng)以及模具工作表面受到的劇烈磨擦作用，使擠壓件溫升高達300~400℃，從而使模具在工作時溫度升高，不工作時溫度又有下降，這就是說，模具還承受著冷熱交變應(yīng)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，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)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。
3.模具損壞的各種具體因素
冷擠壓模具因受使用情況不同，使用的鋼種復(fù)雜，加工工序多等，可將影響模具使用壽命的各種具體因素分為如下六個方面：
(1)擠壓件方面
在擠壓件設(shè)計時，與模具失效有關(guān)的有：
①原材料鋼號;
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。
(2)模具設(shè)計方面
冷擠壓時，影響模具使用壽命的有：
①模具材料使用不當;
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。
(3)模具材質(zhì)方面
在選用模具材質(zhì)時，密切有關(guān)的有：
①鋼的純凈度差;
②化學(xué)成分偏析;
③鋼內(nèi)疏松;
④帶狀(網(wǎng)狀)碳化物;
⑤帶狀組織;
⑥球化退火質(zhì)量不好。
(4)機械加工方面
模具零件金屬切削加工時，影響模具失效的有：
①磨削損傷，形成微裂紋痕跡;
②電加工質(zhì)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(yīng)力未除去。
(5)熱處理方面
在熱處理模具零件時，影響模具失效的有：
①加熱速度不當;
②淬火溫度不當;
③冷卻速度不當;
④保溫時間不當;
⑤爐內(nèi)氣氛不當;
⑥回火次數(shù)不夠;
⑦表面硬度不夠;
(6)使用操作方面
在冷擠壓加工生產(chǎn)時，與模具失效有關(guān)的有：
①模具安裝不當;
②潤滑條件差;
③冷卻條件不當;
④設(shè)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各種諸多因素，使我們清楚地看到，對具體的實際生產(chǎn)問題，需采用相應(yīng)的措施來逐步解決。
4.結(jié)束語
擠壓模具對模具鋼的韌性，表面硬度，強度以及抗回火性能要求比較高。
Toolox系列材料中的Toolox44材料，非常適合用于鋁擠壓模具，原因如下：
Toolox44材料，由于已經(jīng)在鋼廠就進行了熱處理，內(nèi)應(yīng)力非常小，Toolox44具備了很高的韌性，比較同等硬度的H13系列材料，韌性有大幅度的提高，Toolox44回火溫度達到640攝氏度左右，在600度以下保證Toolox44的力學(xué)性能不變。
由于Toolox44是全新的冶金成分設(shè)計，氮化性能非常優(yōu)異，氮化層和Toolox基體材料結(jié)合非常好，Toolox44表面氮化的硬度可以達到HRC65。
Toolox44材料的氮化性能還體現(xiàn)在Toolox44可以多次氮化，可以達到10次以上。
Toolox44材料的拋光性能非常好，能得到很光滑的模具表面，在擠壓時候的阻力能大大降低，因此Toolox44材料應(yīng)用在鋁擠壓模具時，配合良好的表面氮化，能夠得到非常理想的效果，從客戶的實際使用情況來開，相比較歐洲的1.2344ESR“(8047)”模具壽命一般來說能提高一倍，即Toolox44的壽命是1.2344ESR“(8047)”材料的約2倍壽命，而且由于省去了熱處理費用和時間，大大縮短了模具加工的時間，節(jié)省了很多費用。
冷擠壓模具的工作條件極為復(fù)雜和惡劣，一副模具在使用過程中往往交織著各種損傷情形，這些損傷相互作用、相互促進，最后以一種或多種形式失效。為此，對冷擠壓模具使用壽命的影響因素，應(yīng)進行認真細致研究及分析，如有豐富的實踐經(jīng)驗，可直接選用有效的方法，應(yīng)以不斷探索、不斷更新、不斷提高、不斷總結(jié)的精神來完成現(xiàn)代模具生產(chǎn)。
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