由于冲压工序不同,工作条件不同,造成模具爆裂的原因是多方面的。下面就冲模的设计、制造及使用等方面综合分析模具爆裂的原因,并作出相应的改善措施。
⑴模具材质不好在后续加工中容易碎裂
不同材质的寿命往往不同。为此。对于冲模工作零件材料剔除两项基本要求。
①材料的使用性能应具有高硬度(58~64HRC)和高强度,并具有高的耐磨性和足够的韧性,热处理变形小,有一定的热硬性。
②工艺性能良好。冲模工作零件加工过程一般较为复杂,因而必须具有对各种加工工艺的适应性,如可锻性、可切削加工性,淬硬性,淬透性、淬火裂纹敏感性和磨削加工性等。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、精度要求等,选择性能优良的模具材料,同时兼顾其工艺性和经济性。
⑵热处理如淬火、回火工艺的等不当产生变形
实践证明,模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响很大。从模具的失效原因的分析统计可知,因热处理不当所引发模具失效事故约占40%以上。模具工作零件的淬火变形与开裂,使用过程的早期断裂,均与模具的热加工工艺有关。
①锻造工艺 这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具,通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求,此外还应严格控制锻造温度范围,制订正确的加热规范,采用正确的锻造方法,以及锻后缓冷或及时退火等。
②预备热处理 应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火,正火或调质等预备热处理工艺,以改善组织,消除锻造毛坯的组织缺陷,改善加工工艺性,高碳合金模具钢经过适当的预备热处理可消除网状二次渗碳体或链状碳化物,使用碳化物球化,细化,促进碳化物分布均匀性,这样有利于保证淬火、回火质量,提高模具寿命。
③淬火与回火 这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热,不仅会使工件造成较大的脆性,而且在冷却时容易引起变形和开裂,严重影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳,应严格控制热处理工艺规范,在条件允许的情况下,可采用真空热处理、淬火后应及时回火,并根据技术要求采用不同的回火工艺。
④消应力退火 模具工作零件在粗加工后应进行消应力退火处理,其目的是消除粗加工所造成的内应力,以免淬火时产生过大的变形和裂纹,对于精度要求高的模具,在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理,有利于稳定模具精度,提高模具使用寿命。
⑶模具研磨平面度不够,产生挠曲变形
模具工作零件表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗黏着能力等有着十分密切的关系,直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大,若表面粗糙度值过大,在工作时会产生应力集中现象,并在其峰谷间容易产生裂纹,影响冲模的耐用度,还会影响工件表面的耐蚀性,直接影响冲模的使用寿命和精度,为此,应注意一下事项。
①模具工作零件在加工过程中必须防止磨削烧伤零件表面现象,应严格控制磨削工艺条件和工艺方法(如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数)
②加工过程中应防止模具工作零件表面质量留有刀痕、夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷,这些缺陷的存在会引起应力集中,成为断裂的根源,造成模具早期失效;
③模具(凸凹模)刃口几何参数 凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件形成有较大的影响,而且对于模具的磨损及寿命也影响很大,如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命,精度要求较高的,宜选较小的间隙值;反之则可适当加大间隙,以提高模具寿命。
⑸线切割工艺
人为拉线线切割,线切割间隙处理不对,没做清角及线割的变质层影响。
冲模刃口多采用线切割加工。由于线切割加工的热效应和电解作用,使模具加工表面产生一定厚度的变质层,造成表面硬度降低,出现显微裂纹等,致使线切割加工的冲模易发生早期磨损,直接影响模具冲裁间隙的保持及刃口容易崩刃,缩短模具使用寿命。
因此,在线切割加工中应选择合理的电规准,尽量减少变质层深度。
⑹冲床设备的选用
冲床吨位、冲裁力不够,调模下得太深
冲压设备(如压力机)的精度与刚性对冲模寿命的影响极为重要,冲压设备的精度高、刚性好,冲模寿命大为提高。例如:复杂硅钢片冲模材料为Cr12MoV,在普通压力机上使用,冲模的复磨寿命为1万~3万次,而在精密压力机上使用,冲模的复磨寿命可达6万~12万次。尤其是小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模必须选择精度高、刚性好的压力机,否则,将会降低模具寿命,严重者还会损坏模具。
⑺冲压工艺
冲压零件的原材料公差超差、材料性能波动、表面质量较差或不干净等,会造成模具工作零件磨损加剧,易崩刃等不良后果,为此,应当注意以下几点:
①尽可能采用冲压工艺性好的原材料,以减少冲压变形力;
②冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等,并将原材料擦拭干净
③根据冲压工序和原材料种类,必要时可安排软化处理和表面处理,以及选择合适的润滑剂和润滑工序。
⑻生产作业的正确使用和合理维护
①脱料不顺 生产前无退磁处理,无退料销;生产中有断针、断弹簧等卡料。
②落料不顺 组装模时无漏料、滚堵料、垫脚堵料。
③生产意识不够 叠片冲压,定位不到位,没使用吹气枪,模版有裂纹仍继续生产。
为了保证正常生产,提高冲压件质量,降低成本,延长冲模寿命,必须正确使用和合理维护模具,严格执行冲模“三检查”制度(使用前检查,使用过程中检查与使用后检查),并做好冲模与维护,检修工作,其主要工作包括模具的正确安装与调试;严格控制凸模进入凹模深度,控制校正弯曲、冷挤、整形等工序上模的下止点;及时研磨刃口;注意保持模具的清洁和合理的润滑等。
总之,在模具设计、制造、使用和维护过程中,应用先进制造技术和实行全面的质量管理,是提高模具寿命的有效保证,并且致力于发展专业化生产,加强模具标准化工作,除零件标准化外,还有设计参数标准化,组合形式标准化、组合形式标准化、加工方法标准化等,不断提高模具设计和制造水平,有利于提高模具寿命。