董斌-模具失效解析總結(jié)計(jì)劃

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模具無(wú)效剖析

目錄

前言模具無(wú)效

模具無(wú)效形式事例剖析及其改良2.1模具磨損無(wú)效

2.2模具斷裂無(wú)效

2.3模具塑性變形無(wú)效

總結(jié)

參照文件

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前言模具無(wú)效

沖壓模具是沖壓生產(chǎn)中必不行少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是權(quán)衡一個(gè)國(guó)產(chǎn)業(yè)品制造水平高低的重要標(biāo)記之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

生產(chǎn)中的沖壓模具經(jīng)過(guò)一準(zhǔn)時(shí)間使用后，因?yàn)楦鞣N原由不可以再

沖出合格的產(chǎn)品，同時(shí)又不可以修復(fù)的現(xiàn)象稱為沖壓模具的無(wú)效。因?yàn)闆_壓模具種類、構(gòu)造、模具資料、工作條件的不一樣，所以沖壓模無(wú)效的原由也各不同樣。

一般為塑性變形、磨損、斷裂或開裂、金屬疲憊及腐化等等。

模具的無(wú)效也可分為：

正常無(wú)效和早期無(wú)效

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模具模具在工作中，與成形坯料接觸，并遇到互相作使勁產(chǎn)生必定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成磨損。當(dāng)磨損使模具的尺寸、精度、表面質(zhì)量等發(fā)生變化而不可以沖出合格的產(chǎn)品時(shí)，稱為磨損無(wú)效，磨損無(wú)效是模具的主要無(wú)效形式，為沖模的正常無(wú)效形式，不行防止。

按磨損機(jī)理，模具磨損可分為磨粒磨損、黏著磨損、疲憊磨損、腐化磨損。

①磨粒磨損硬質(zhì)顆粒存在于坯料與模具接觸表面之間，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面惹起資料零落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。

②黏著磨損坯料與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)楸砻姘纪共黄剑ぶ可l(fā)生剪切斷裂，使模具表面資料轉(zhuǎn)移或零落的現(xiàn)象稱為黏著磨損。

③疲憊磨損坯料與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在循環(huán)應(yīng)力的作用下，使表面資料疲憊零落的現(xiàn)象稱為疲憊磨損。

④腐化磨損在摩掠過(guò)程中，模具表面與四周介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反響，惹起表層資料零落的現(xiàn)象稱為腐化磨損。

在模具與坯料相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，實(shí)質(zhì)磨損狀況特別復(fù)雜。工作中可能出現(xiàn)多種磨損形式，它們互相促進(jìn)，最后以一種磨損形式無(wú)效。

沖裁模的工作條件

沖裁模具主要用于各樣板料的沖切。從沖裁工藝剖析中我們已經(jīng)

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得悉，板料的沖裁過(guò)程能夠分為三個(gè)階段：

彈性變形階段

塑性變形階段

剪裂階段

關(guān)于薄板沖裁模，因?yàn)槟＞哂龅降臎_擊載荷不大，在正常的使用

過(guò)程中，模具因摩擦產(chǎn)生的刃口磨損是主要的無(wú)效形式

磨損過(guò)程可分為早期磨損，正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段

早期磨損階段

模具刃口與板料相碰時(shí)接觸面積很小，刃口的單位壓力很大，造

成了刃口端面的塑性變形，一般稱為塌陷磨損,其磨損速度較快.

正常磨損階段

當(dāng)早期磨損達(dá)到必定程度后，刃口部位的單位壓力漸漸減少，

同時(shí)刃口表面因應(yīng)力集中產(chǎn)生應(yīng)變硬化。這時(shí)，刃口和被加工坯料之

間的摩擦磨損成為主要磨損形式。磨損進(jìn)展較遲緩，進(jìn)入長(zhǎng)久穩(wěn)固的

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正常磨損階段，該階段時(shí)間越長(zhǎng)，說(shuō)明其耐磨性能越好。

急劇磨損階段

刃口經(jīng)長(zhǎng)久工作此后，經(jīng)受了屢次沖壓會(huì)產(chǎn)生疲憊磨損，表面

出現(xiàn)了破壞剝落。此時(shí)進(jìn)入了急劇磨損階段，磨損加劇，刃口體現(xiàn)疲

勞破壞，模具已沒法正常工作。模具使用時(shí)，一定控制在正常磨損階

段之內(nèi)，出現(xiàn)急劇磨損時(shí)，要立刻刃磨修復(fù)。

造成模具磨損無(wú)效原由

1、模具空隙采納不切合標(biāo)準(zhǔn)，模具空隙小，嚴(yán)格要求模具總

空隙為板材厚度的20%-25%之間。

2、凹凸模具的對(duì)中性不好，包含模座和模具導(dǎo)向組件及磚塔

鑲套因?yàn)殚L(zhǎng)久使用磨損或偏位而造成精度不足等原由造成模具對(duì)中

性不好，應(yīng)按期采納對(duì)芯棒對(duì)機(jī)床和安裝座進(jìn)行對(duì)中性檢查調(diào)整。

3、凸模溫度過(guò)高，主假如因?yàn)橥荒＞哌B續(xù)長(zhǎng)時(shí)間沖壓造成

沖頭過(guò)熱或模具刃磨方法不妥，造成模具退火而致使模具強(qiáng)度不夠。

注：（全部模具應(yīng)要有專人刃磨，免得刃磨不妥而造成模具破壞或減

短模具壽命）

4、局部的單邊沖切，如步?jīng)_，沖角或剪切時(shí)側(cè)向力會(huì)使沖頭偏

向一邊，該邊的的空隙減小而造成模具磨損嚴(yán)重，假如機(jī)床模具安裝

精度不高，嚴(yán)重的會(huì)使沖頭偏過(guò)下模而造成凸模和凹模破壞。

預(yù)防模具的磨損無(wú)效舉措

合理進(jìn)行沖模設(shè)計(jì)

沖模設(shè)計(jì)能否合理是預(yù)防模具磨損提升沖模耐用度的基礎(chǔ)。因

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此在設(shè)計(jì)沖模時(shí)應(yīng)想法對(duì)產(chǎn)品成形中的不利條件采納有效舉措。關(guān)于易磨損的凸、凹模,要設(shè)計(jì)成交換性好的部件,以便凸、凹模磨損后能隨時(shí)進(jìn)行改換,使沖模一直保持優(yōu)秀的工作狀態(tài)。對(duì)曲折模和拉深模,凸、凹模的空隙最好設(shè)計(jì)成可調(diào)的,以便當(dāng)沖模磨損后經(jīng)表面磨光和

拋光后,對(duì)空隙值進(jìn)行微調(diào),即可使用。對(duì)沖裁模,沖模的空隙值要選

擇合理,其空隙值不行太小,不然會(huì)直接影響沖模的使用壽命及耐用

度,若過(guò)大,又會(huì)使工件形成拉長(zhǎng)的毛刺。

正確選擇沖模資料

不一樣的沖模資料擁有不一樣的強(qiáng)度、韌性和耐磨性,應(yīng)依據(jù)被加

工工件的種類、形狀、數(shù)目和大小及硬度高低來(lái)選用沖模資料。關(guān)于

生產(chǎn)批量大,磨損較嚴(yán)重的沖模,可采納耐磨的硬質(zhì)合金來(lái)制造模具。

在必定的條件下使用較高級(jí)資料會(huì)使沖模耐用度提升好幾倍。

合理進(jìn)行沖模部件的鑄造及熱辦理

在選擇優(yōu)良沖模鋼材的同時(shí),對(duì)不一樣的資料要進(jìn)行合理的鑄造

和熱辦理,這是預(yù)防磨損、提升沖模耐用度的主要門路之一。比如在

淬火時(shí),若在加熱時(shí)產(chǎn)生過(guò)熱不只會(huì)使此工件造成過(guò)大的脆性,并且

在冷卻時(shí)簡(jiǎn)單惹起變形和開裂。此外還可采納一些表面增強(qiáng)工藝(真

空熱辦理、離子氮化辦理、氣體軟氮化工藝、滲硼辦理等)來(lái)提升表

面硬度、耐磨性及抗腐化性等。

保證被沖壓板材和坯件的質(zhì)量嚴(yán)格檢查被沖壓板材和坯件

的質(zhì)量,使其材質(zhì)必定要平均,厚薄一致,表面平坦,不該有顯然的突出或凹坑,資料表面光潔,無(wú)毛刺和其余雜物等。

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保持凸、凹模刃口的尖利及適合的潤(rùn)滑對(duì)沖裁模應(yīng)常常刃磨凸、凹模刃口,使其一直保持刃口尖利性,而對(duì)曲折、拉深等成形模具

應(yīng)常常將凸、凹模表面磨光保持較低的表面粗拙度值。在沖壓時(shí),還應(yīng)常常在模具工作部位和毛坯件表面涂以適合的潤(rùn)滑油,使其在模具或坯件表面形成潤(rùn)滑膜,減少凸、凹之間的直接磨損。

采納適合的設(shè)施及增強(qiáng)模具保護(hù)

在沖壓加工中應(yīng)采納較高精度和較高剛性的壓力機(jī)進(jìn)行沖壓,

以減少因?yàn)閴毫C(jī)的精度而造成的凸、凹模單面磨損。同時(shí),操作者

一定合理地使用及保護(hù)沖模,對(duì)沖模應(yīng)常常進(jìn)行檢修;隨時(shí)除去凸、凹模工作部位的廢渣或雜物,保持工作臺(tái)面的整齊,安全文明生產(chǎn)。

模具出現(xiàn)較大裂紋或分別為數(shù)部分而喪失工作能力，稱為斷裂效。不

同模具斷裂的驅(qū)動(dòng)力有

所不一樣。冷作模具所受的

主要外力為機(jī)械作使勁

（如沖壓力）。熱作模具

除承受機(jī)械力外，還有

熱應(yīng)力和組織應(yīng)力作用，有些熱作模具的工作溫度較高，又采納必定的強(qiáng)迫冷卻方式，形成較大的內(nèi)應(yīng)力，且其內(nèi)應(yīng)力又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械應(yīng)力，所以，許多熱作模具部件斷裂無(wú)效的主要原由與內(nèi)應(yīng)力過(guò)大相關(guān)。模具斷裂無(wú)效因果圖見圖１

依據(jù)斷裂無(wú)效機(jī)理剖析，按斷裂原由可分為：過(guò)載斷裂、疲憊斷裂等

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當(dāng)模具部件外加載荷超出其危險(xiǎn)截面所能承受的極限應(yīng)力時(shí)，部件將發(fā)生斷裂，這類斷裂稱為過(guò)載斷裂。過(guò)載斷裂的斷口宏觀特點(diǎn)與資料拉伸斷口容貌同樣。當(dāng)資料塑性較好時(shí)，宏觀斷口顯示出較大的塑性變形，而資料較脆時(shí)，部件斷口呈脆性。

模具部件經(jīng)過(guò)必定次數(shù)的循環(huán)載荷或交變應(yīng)力作用

后引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲憊斷裂。疲憊斷裂過(guò)程一般經(jīng)歷三個(gè)階段：

疲憊裂紋的萌發(fā)，疲憊裂紋的擴(kuò)展，最后斷裂或瞬中斷裂。典型的疲

勞斷口主要特點(diǎn)為：依據(jù)斷裂過(guò)程形成三個(gè)容貌不一樣的地區(qū)。①疲憊

核心區(qū)，它是疲憊斷裂的源區(qū)，斷口呈圓滑、細(xì)潔的狹窄地區(qū)。②疲

勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，常有貝紋狀或近似于海灘漣漪狀紋線以疲憊核心區(qū)為

中心向四周擴(kuò)散。③瞬斷區(qū)，是疲憊裂紋擴(kuò)展來(lái)臨界尺寸后、剩余斷

面發(fā)生快速斷裂而形成的地區(qū)，體現(xiàn)過(guò)載斷裂的，特征，即擁有放射區(qū)與剪切區(qū)。使模具發(fā)生疲憊損害的根來(lái)源因是由循環(huán)載荷所惹起的，凡是可促進(jìn)表面拉應(yīng)力增大的要素均能加快疲憊裂紋的萌發(fā)。往常，疲憊裂紋萌發(fā)于應(yīng)力較

大的部位，特別是應(yīng)力集中部位（如尺寸過(guò)渡處、缺口、刀痕、表面劃傷、夾層等）。跟著模具服役期的延伸，細(xì)微的裂紋漸漸向縱深發(fā)展，擴(kuò)展到極限尺寸時(shí)，嚴(yán)重削弱模具的承載能力而惹起斷裂無(wú)效。

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防備材質(zhì)不良惹起裂紋

模具資料內(nèi)部缺點(diǎn)，如松散、縮孔、夾雜物、成分偏析、碳化物散布不均，及資料的表面缺點(diǎn)，如氧化、脫碳、折疊、疤痕等均會(huì)影響鋼材性能，并造成鑄造或熱辦理產(chǎn)生裂紋，惹起斷裂無(wú)效。

針對(duì)上述狀況，常采納以下預(yù)防舉措：①增強(qiáng)原資料的質(zhì)量查驗(yàn)，嚴(yán)格控制鋼材中碳化物不平均度級(jí)別要求。②鋼材在鍛軋時(shí)，模具坯料應(yīng)頻頻多方向鑄造，進(jìn)而使鋼中共晶碳化物擊碎得更加渺小、平均。③采納淬透性優(yōu)秀的資料，使其淬火后能獲取平均的應(yīng)力狀態(tài)，以防止開裂或變形。比如沖裁模，往常凹模應(yīng)選淬透性好的資料，而凸模則要求相應(yīng)低些。

防備鑄造裂紋

選擇合理的鑄造工藝參數(shù)，是保證模具鍛件質(zhì)量的重要條件。

坯料加熱過(guò)程中應(yīng)防止發(fā)生過(guò)熱或過(guò)燒現(xiàn)象。因加熱溫度過(guò)高會(huì)惹起

晶?？焖匍L(zhǎng)大，使坯料塑性降落，影響鍛件力學(xué)性能。過(guò)燒則會(huì)使金

屬晶粒界限出現(xiàn)氧化及形成易溶氧化物。過(guò)燒的坯料，塑性很差，強(qiáng)

度嚴(yán)重降低，一經(jīng)鍛打即破裂成廢料。所以，鑄造過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制

加熱溫度，防備發(fā)生過(guò)燒現(xiàn)象，并防備加熱過(guò)程中坯料氧化。預(yù)防措

施為：鍛件加熱時(shí)，裝爐溫度不宜過(guò)高及加熱速度不行過(guò)快，不然鍛

件心部與表層溫差過(guò)大而造成內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，致使內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。特別

是大型模具鍛件加熱時(shí)，坯料應(yīng)采納預(yù)熱舉措，防止溫差過(guò)大。鍛件

的冷卻方式也將影響鍛件的質(zhì)量。終鍛后應(yīng)將鍛件擱置在５００到

７００℃加熱爐中，隨爐遲緩冷卻。一般狀況下，鍛件中含碳量、合

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金元素含量越高，體積越大，形狀越復(fù)雜，冷卻速度應(yīng)越遲緩［４］。模具鍛后應(yīng)實(shí)時(shí)退火。一般可采納球化退火，如ＣｒＷＭｎ鋼采納等溫球化退火工藝，將鍛件加熱至７８０℃左右，保溫２到３ｈ，隨爐

冷至６８０到７２０℃保溫４到５ｈ，再隨爐冷卻（冷卻速度小于２５℃／ｈ）至５００℃出爐空冷，以獲取平均的球化退火組織，硬度≤２２９ＨＢＳ

防備淬火裂紋

除去內(nèi)應(yīng)力退火，防備過(guò)熱或過(guò)燒，防備氧化和脫碳，防備淬火變

形與裂紋，防備回火裂紋等。

塑料模具在服役時(shí)承受很大的應(yīng)力，并且不平均。當(dāng)模具的某個(gè)

部位的應(yīng)力超出了當(dāng)時(shí)溫度下模具資料的折服極限時(shí)，就會(huì)以晶格滑

移、孿晶、晶界滑移等方式產(chǎn)生塑性變形，改變了幾何形狀或尺寸，

并且不可以修復(fù)再服役時(shí)，叫塑性變形無(wú)效。塑性變形的無(wú)效形式表現(xiàn)

為鐓粗、曲折、形腔脹大、塌陷等。

模具的塑性變形是模具金屬資料的折服過(guò)程。能否產(chǎn)生塑性變形，起主導(dǎo)作用的是機(jī)械負(fù)荷以及模具的室溫強(qiáng)度。在高溫下服役的模

具，能否產(chǎn)生塑性變形，主要取決于模具的工作溫度和模具資料的高溫強(qiáng)度。

出現(xiàn)塑性變形無(wú)效的主要原由有：

1．模具資料的強(qiáng)度水平不高；

2．模具資料雖選擇正確，但熱辦理工藝不正確，未能發(fā)揮模具鋼的

強(qiáng)韌性

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3．沖壓操作不妥，發(fā)買賣外的超載。

預(yù)防舉措：

產(chǎn)生塑性變形無(wú)效的主要原由是模具資料強(qiáng)度不足，表面硬化層

太薄以及工作溫度高于回火溫度而致使回火融化等。這類無(wú)效屬于非

正常無(wú)效，一般可經(jīng)過(guò)采納較好的模具資料或適合的熱辦理增強(qiáng)方法

予以防止。生產(chǎn)中，不論采納何種模具鋼，為保證型腔表面擁有足夠

的強(qiáng)度和硬度，一般都要對(duì)它們進(jìn)行淬火辦理（針對(duì)碳素構(gòu)造鋼），

滲碳層厚度往常大于0.8mm。

常有模具無(wú)效形式有磨損、斷裂、塑性變形。模具無(wú)效是個(gè)綜合性問題，與模具構(gòu)造、工作條件、模具資料、加工方法、保護(hù)與管理等多方面要素相關(guān)，一定針對(duì)詳細(xì)問題詳細(xì)剖析，針對(duì)不一樣的影響要素，采納