分析冷挤压模具损坏

小黄豆

模具是实现少、无切削加工的重要工艺装备，在现代生产中日益得到广泛的应用。在冷挤压加工时，常常遇到一些妨碍正常投产的重要问题，就是模具受到损坏，主要表现有如下三种失效类型：
　　⑴ 断裂失效 如塑性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效、低应力脆断失效、介质加速断裂失效等。
　　⑵ 过量变形失效 主要包括过量的弹性和塑性变形失效。
　　⑶ 型腔表面损伤失效 如磨损失效、腐蚀失效、表面疲劳（点蚀或剥落）失效等。
　　当凸、凹零件产生上述这种缺陷时，那就不能制造出合格的挤压件，严重影响工厂的生产计划，为关此，此，面临工程技术人员应要及时解决造成这些缺陷的面临工程技术人员应要及时解决造成这些缺陷的键问题。
　　生产实践指出，每副模具的承载能力、工作使用寿命、制造精度及产品合格率，在很大程度上取决于模具钢的化学成分，模具零件的加工质量及热处理工艺等。为了生产出高质量、高经济效益的产品挤压件，必须从模具结构设计、模具材料、机械加工、热处理、生产成本等方面，全面进行考虑，才能达到应有的技术经济效果。
. R9 |- t) `* b) W, i3 ]; h　　1.模具早期失败的统计数据
　　任何一种失败原因，就需要了解及分析模具损坏的根本因素，应从生产实践中收集第一性资料，即社会调查。
　　以模具外表和内部检验结果为依据，找出其中影响模具失效的决定性因素，就可以查明模具失效的特征和损坏的根本原因。当然，模具失效往往是由几个因素综合作用的结果，在进行具体分析时，必须充分考虑各个因素之间的相互影响和有机联系。
　　近年来，对冷挤压模具早期失效的原因作了一次统计分析，现将其数据结果列于表1。
　　序号模具失效原因上海地区的统计数据%1模具材料质量不好17.82模具结构设计不合理3.33模具热处理工艺不佳524模具加工方法不好8.95对模具材料性能缺乏认识-6毛坯材料下料不当-7模具材料选用不当-8模具使用条件不好119模具毛坯锻造工艺不好710其它-
- x9 p& H1 w, V- Y, q! U3 _- ~: M% Q　　具原材料质量不好、模具使用条件不好、模具加工方法不好、模具毛坯锻造工艺不好、模具热处理工艺不佳及模具结构设计不合理等原因造成的。因此，为了防止模具早期失效，延长模具使用寿命，应从上述几方面采取有效的、相应的预防措施。
; p, R! \% B, J7 k　　2.冷挤压模具的工作条件
　　冷挤压模具工作条件极其恶劣。冷挤凸模的受力情况随挤压方法的不同而异，正挤压凸模主要承受压应力的作用，而反挤压凸模或复合挤压凸模，在挤压工作行程时，承受着很大的压应力作用，在回程时则承受较小的拉应力，这个拉、压应力是交变产生的。不论是正挤压还是反挤压往往还受到偏心负荷所引起的弯曲应力的作用。由此可以看出，冷挤压凸模受到拉、压和弯曲应力的综合作用，其受力状态是比较复杂的。
　　冷挤压凹模内壁由于承受着较大的内压力的作用，从而使凹模的圆周方向上作用着较大的拉应力。
& Y( `8 w/ B2 F3 ^　　此外，冷挤压成形是在很短时间内完成的，且将大截面的坯料变成小截面的挤压件，从而使模具承受着交变的冲击载荷。冷挤压过程中的热效应以及模具工作表面受到的剧烈磨擦作用,使挤压件温升高达300~400℃。从而使模具在工作时温度升高，不工作时温度又有下降，这就是说模具还承受着冷热交变应力的作用。
# b$ y1 p7 f2 w* @3 n　　如此苛刻的工作条件，使得冷挤压模具的使用寿命比其它模具要短得多。因此，为了延长模具的使用寿命，降低产品成本，提高经济效益，查明模具失效的根本原因，并采取得力的措施加以解决，对于冷挤压模具显得比其它的模具更为重要。
( W* f( z! f+ k7 i! W1 ^　　3.模具损坏的各种具体因素
: [& |+ c9 f# a) t& V- z　　冷挤压模具因受使用情况不同，使用的钢种复杂，加工工序多等，可将影响模具使用寿命的各种具体因素分为如下六个方面：
7 a' f. V6 a: }, c7 w$ ?; f　　⑴　挤压件方面
　　在挤压件设计时，与模具失效有关的有
6 C. \- V5 M; e: j　　① 原材料钢号;
　　② 制件形状及尺寸;
　　③ 挤压方式；
　　④ 变形程度；
: f1 a9 L. g! _: l9 r1 n　　⑤ 制件尺寸精度。
　　⑵　模具设计方面
7 S, a; r% ~$ i  W7 h　　冷挤压时，影响模具使用寿命的有
　　① 模具材料使用不当；
　　② 硬度不合理；
　　③ 面与面相交处有尖角；
　　④ 厚薄壁相差过大；
　　⑤ 连接圆角半径过小；
' S! |+ P" \7 i/ m/ P/ s' A　　⑥ 材料纤维取向不合理；
　　⑦ 配合精度不当。
　　⑶　模具材质方面
　　在选用模具材质时，密切有关的有
　　① 钢的纯净度差；
" e7 p  e( w+ v/ f  @! E3 p+ @　　② 化学成分偏析；
% ?$ M% b4 [7 X) e# M# [　　③ 钢内疏松；
$ L9 B% ]* N$ D- V% i6 s% w　　④ 带状（网状）碳化物；
　　⑤ 带状组织；
" @/ @1 P$ s! r& a2 m1 V: F/ _　　⑥ 球化退火质量不好。
/ z% S# w: G7 `+ i2 g　　⑷　机械加工方面
　　模具零件金属切削加工时，影响模具失效的有
- o% |+ O0 E, U7 a　　① 磨削损伤，形成微裂纹痕迹；
　　② 电加工质量差；
　　③ 连接圆角半径较小；
　　④ 表面粗糙度差；
2 l( Y, ~/ e3 `* z4 u( p$ {　　⑤ 尺寸精度差；
5 o) U3 P) t  G+ n* Y　　⑥ 加工应力未除去。
0 m. d% X2 P: @+ H/ q# `　　⑸ 热处理方面
& ^8 a; v, s0 ^+ U3 N　　在热处理模具零件时，影响模具失效的有
　　① 加热速度不当；
8 a- k  ]8 p3 Q* \　　② 淬火温度不当；
　　③ 冷却速度不当；
　　④ 保温时间不当；
　　⑤ 炉内气氛不当；
　　⑥ 回火次数不够；
5 U. A2 T* d6 J2 X  E　　⑦ 表面硬度不够；
. V* |  ~' z) c2 _2 S+ @　　⑹　使用操作方面
5 v/ P2 W* e. S1 Q1 [) s- F5 V　　在冷挤压加工生产时，与模具失效有关的有
　　① 模具安装不当；
　　② 润滑条件差；
　　③ 冷却条件不当；
+ q0 ~! _; F! A! p% d& r　　④ 设备状况不好；
　　⑤ 实际操作不按要求。
& Y& i5 ~. [% t" ^: U3 U　　通过如上所指出的影响冷挤压模具使用寿命的各种各种诸多因素，使我们清楚地看到，对具体的实际生产问题，需采用相应的措施来逐步解决。
9 E+ w! N8 _. g, X2 R2 m8 O4 V　　4.结束语
　　冷挤压模具的工作条件极为复杂和恶劣，一副模具在使用过程中往往交织着各种损伤形状，这些损伤相互作用、相互促进，最后以一种或多种形式失效。为此，对冷挤压模具使用寿命的影响因素应进行认真细致研究及分析，如有丰富的实践经验，可直接选用有效的方法，应以不断探索、不断更新、不断提高、不断总结的精神来完成现代模具生产。