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如何最大限度提高冷作模具钢寿命

文章出处：网责任编辑：作者：人气：-发表时间：2023-09-11 15:05:00

冷作模具主要用于冷冲、冷镦、冷挤压等用途，而在实际生产过程中，最大限度地提高冷作模具的寿命是企业提高竞争力及生产力的根本要求，那么这就需要我们了解如何去预防、避免冷作模具过早的发生失效。

冷作模具失效的形式

首先我们要了解的是冷作摸具发生失效的形式有哪些，可归纳为三点：：⑴断裂失效：包括塑性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效、低应力脆性失效等。⑵变形失效：包括过量的弹性和塑性变形失效。⑶表面损坏失效：包括磨损失效、腐蚀失效、表面疲劳（点蚀或剥落）失效等。

断裂。这是冷作模具钢最常见的一种损坏形式，主要是因为载荷超过模具材料的强度极限或模具产生应力集中所造成的。例如：凸模折断、凹模及紧固圈开裂、顶杆断裂、镶块疲劳开裂等。

变形。由于冷作成形时作用的工作模具上的载荷非常大，直接承受压力作用的工作模具，将会产生一定的弹性变形或塑性变形，使得冷作模具钢无法使用而报废。例如：凹模型腔的弹性膨胀，凸模的镦粗、弯曲，顶料杆的镦粗，垫块的中心压塌等等变形。

磨损。由于毛坯润滑、软化处理、模具热处理强度等方面的原因，使得冷作模具钢与其它模具钢一样，常发生型腔表面早期磨损损环失效。如韧带工作面表面粘金属、点蚀、剥落或尺寸急剧变化等。

如何避免冷作模具失效

选用合适的模具钢材材质：国内模具钢材与国外相比差距较大，主要是品种少、质量差、不成系列。以前，常用钢种有：T10A、Cr12、Cr12MoV、CrWMn、W18Cr4V等。这些材料的缺点是淬透性差，热处理变形大，有的碳化物偏析严重，加之锻造和热处理工艺不当，造成模具寿命普遍偏低。要求较高的冷作模具，建议选择日本大同模具钢DC53或瑞典一胜百模具钢VIKING; 近年来已研制出几种具有高强度、高韧性的新型模具钢，其主要品种是：LD(7Cr7Mo2V2Si)、65Nb (65Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等。LD是以美国专利钢为基础，调整合金元素量研制的强韧性钢，其抗弯强度高、耐磨性和韧性好，工艺性能优良，适合作要求较高的冷镦模具、冷挤压模具、冷冲模具。65Nb和012Al属基体钢，是在Vasco-MA 基体钢的基础上研制而成的。65Nb适于制造冷挤压模具，也可作冷镦模具、冷冲模具。012Al是一种冷热兼用的模具钢。昆山龙拓金属根据市场需要，专业开发销售国产新型冷作模具钢LD、、GD、ER5、Cr5Mo1V、GM、CH-1(火焰淬火钢)、及、基体钢、65Nb、012Al、CG-2、RM2、LM1、LM2等。

锻造工艺：低合金工具钢，高碳高铬工具钢及高速钢等的主要缺点是碳化物颗粒大、数量多、分布不匀，对钢的机械性能影响很大，特别是淬火变形难于控制。为了改善上述缺点，模块毛坯必须经多次的镦粗和延伸的锻造，并用轻锤快锻方法，即开始轻打，中间重击，最后轻打。这样可防止十字开裂，提高模具使用寿命。锻造后的碳化物偏析通常要求在3～5级以下，对于精密模具、高韧性模具及承受高载荷要求高强度的模具，碳化物偏析要求在2～3级以下。碳化物偏析等级直接影响模具寿命，某厂校平模为三级时寿命2000件，二级时则寿命为12万件。LD、65Nb、012Al的碳化物不均匀性随钢材尺寸大小而异，尺寸越大，不均匀越严重。锻造加热及冷却规范对材料机械性能及金相组织也有很大影响。许多工厂不重视这些因素，造成不应出现的淬火缺陷，这也是造成模具寿命不高的重要因素之一。

热处理工艺：据模具失效原因分析，热处理不当造成的模具损坏约占50%。易出现的主要问题有：退火不当；淬火缺陷，温度偏低、过烧、冷却不当等；回火缺陷，温度太高、回火不足、温度太低。正确拟定和认真执行热处理工艺是提高模具寿命的重要环节，模具热处理包括基体强韧化和表面强化处理两个方面。基体强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形。国内近年研究的细化碳化物，消除链状碳化物组织的预处理工艺可以使模具寿命提高一倍左右。模具寿命还可以用表面硬化处理的方法来得到提高。表面硬化处理作用主要是提高表面耐磨性、耐蚀性和润滑性。通常有以下几种方法：⒈表面化学处理方法。如渗碳、氮化、碳氮共渗、渗合金等。⒉表面处理。渗硫、镀硬铬、TiC气相沉积等。⒊表面加工强化处理。喷丸等。此外，利用渗硼和渗硫复合处理。使表面获得扩散层、硬化层、减磨层三层组织，大大提高了模具寿命，这种方法使一套冷镦凹模使用寿命从1000件提高到10.3万件。在冲头和型腔上镀硬铬，也能提高寿命6～20倍。

模具设计、加工和管理：据统计，模具失效原因中，设计和加工因素约占11%～13%，模具设计应保证足够强度、刚度和对中性，尽力减少应力集中，避免尖角、窄槽，增大圆弧半径和模具间隙。这些因素都能有效提高模具的寿命。在加工中，磨削加工和电解加工使模具表面产生工艺应力和磨削层、变质层，使模具内部易产生微裂纹而早期失效。为了减少磨削热和磨削应力，磨削后可在260～310℃水温溶液中浸泡90min，然后30℃油冷，或510～570℃皂化。电加工后的变质层可以通过调整电加工能量，放慢电加工速度，以减少变质层厚度。也可用机械、电解、腐蚀、喷射、超声波等方法去掉变质屡或用回火软化变质层。模具加工的粗糙度也影响模具寿命。根据国外试验资料表明，最大粗糙度Ramax0.2时，能较好的改善模具寿命。模具失效的原因中，使用管理不当约占7～11%。许多生产部门对模具使用管理不重视，乱丢乱放，不维护保养，收发制度不健全，没有建立模具卡片。对模具寿命、失效原因心中无数。四川成都某标准件厂狠抓了模具管理，建立了材料和成品检验制度，制定模具质量标准和消耗定额，建立了废旧模具库，实行以旧换新，颁布模具节约奖制度，取得了明显效果，全年节约模具钢1/3左右。因此，强化管理，以提高模具寿命也是十分重要的。