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提高沖床模具使用壽命的有效方法


 

隨著工業自動化程度的不斷進步,模具的運用越來越廣泛。但當前在中國的許多公司中,模具的運用壽數還比較低,僅相當于國外的1/31/5。模具壽數低、作業有些精度堅持性差,不只會影響商品質量,并且會構成模具資料、加工工時等本錢的無窮浪費,大大添加商品的本錢并下降出產功率,嚴重影響商品的競爭力。研討標明:模具的運用壽數與熱處置不妥、選材不合適、模具布局不合理、機械加工技術不合理、模具光滑不好、設備水平差等許多要素有關。依據對很多失效模具的剖析計算,在導致模具失效的各種要素中,熱處置不妥約占45%,選材不妥、模具布局不合理約占25%,技術疑問約占10%;光滑疑問、設備疑問等要素約占20%。因此,在模具規劃和制作過程中,選用恰當的資料,合理規劃模具布局,挑選合理的熱處置技術,妥善安排模具各零件的加工技術道路,改進模具的作業條件,都有利于進步模具的質量和運用壽數。
1.合理選用模具資料
1.1 模具資料的選用
選用模具資料時,應依據不一樣的出產批量、技術辦法和加工目標進行挑選。在大批量出產中,應選用長壽數的模具資料,如硬質合金,高強韌、高耐磨模具鋼(如YG15、YG20);對小批量或新商品試制可選用鋅合金、鉍錫合金等模具資料;關于易變形、易斷裂失效的通用模具,需求選用高強度、高耐性的資料(如T10A);熱鍛模則要選用具有杰出的耐性、強度、耐磨性和抗冷熱疲憊功能的資料(如5CrMnMo);壓鑄模要選用熱疲憊抗力高、高溫強度高的合金鋼(如3Cr2W8V);塑料模具則應挑選易切削、安排細密、拋光功能好的資料。此外,在規劃凸模和凹模時,宜選用不一樣硬度或不一樣資料的模具相匹配,如:凸模用工具鋼(如T10A),凹模用高碳高鉻鋼(如Cr12、Cr12MoV),模具運用壽數可進步56倍。
1.2 合理的模具布局
模具規劃的原則是確保滿足的強度、剛度、同心度、對中性和合理的沖裁空隙,并削減應力會集,以確保由模具出產出來的零件契合規劃需求。因此對模具的首要作業零件(如沖模的凸、凹模,注塑模的動、定模,模鍛模的上、下模等)需求其導向精度高、同心度和對中性好以及沖裁的空隙合理。
在進行模具規劃時,應著重考慮的是:
規劃凸模時必須注意導向支撐和對中維護。特別是規劃沖小孔凸模時選用本身導向布局,可延長模具壽數
對夾角、窄槽等薄弱部位,為了削減應力會集,要以圓弧過渡,圓弧半徑R可取35mm。
關于布局雜亂的凹模選用鑲拼布局,也可削減應力會集。
合理增大空隙,改進凸模作業有些的受力狀況,使沖裁力、卸件力和推件力下降,凸、凹模刃口磨損減小。
2.模具的熱處置技術
模具失效剖析得知,45%模具失效是因為熱處置不妥構成的。盡人皆知,磨損、粘結均發作在外表,疲憊、斷裂也通常從外表開端,因此對模具外表的加工質量需求十分高。但實際上因為加工痕跡的存在,熱處置時外表氧化脫碳也在所難免。因此,模具的外表功能反而比基體差。選用熱處置新技術是進步模具功能的經濟而有用的重要措施。模具熱處置技術包含基體強韌化和外表強化處置?;w的強韌化在于進步基體的強度和耐性,削減斷裂和變形。外表強化的首要意圖是進步模具外表的耐磨性、耐蝕性和光滑功能。
2.1 模具的全體強韌化技術
模具既要具有優秀的全體強韌化功能,又要具有優良的型腔外表功能,這樣才干進步模具運用壽數,為了到達這個需求,呈現了在對模具全體強韌化的基礎上再進行外表強化的各種處置技術:對一般冷作模具鋼,選用低溫淬火與低溫回火處置,可收到增強耐性、削減脆性與拆斷的杰出效果;對熱作模具鋼,選用高溫淬火與高溫回火處置,可明顯進步熱作模具鋼的強耐性和熱穩定性。例如,關于3Cr2W8V資料制成的壓鑄模,選用400500800850的兩次預先正火然后進行高溫淬火、回火處置,可進步耐性40%,模具壽數可進步1倍。
除此之外,還可選用形變熱處置。形變熱處置是把鋼的強化與相變強化結合起來的一種強韌化技術。形變熱處置的強韌化實質在于取得細微的奧氏體晶粒、細化馬氏體添加了馬氏體中的位錯密度并構成胞狀亞布局,一起推進碳化物的彌散硬化效果。
2.2 模具的外表強化熱處置
模具外表強化處置技術首要有氣體軟氮化法、離子氮化法、電火花外表強化法、滲硼法、TD法、CVD法、PVD法、激光外表強化法、離子注入法、等離子噴涂法等等。
氣體軟氮化:使氮在氮化溫度分化后發作活性氮原子,被金屬外表吸收進入鋼中并且不斷自外表向內分散,構成氮化層。模具經氮化處置后,外表硬度可達HV9501200,使模具具有很高的紅硬性和高的疲憊強度,并進步模具外表光潔度和抗咬合能力。
離子氮化:將待處置的模具放在真空容器中,充以必定壓力的含氮氣體(如氮或氮、氫混合氣),然后以被處置模具作陰極,以真空容器的罩壁作陽極,在陰陽極之間加上400600伏的直流電壓,陰陽極間便發作輝光放電,容器里的氣體被電離,在空間發作很多的電子與離子。在電場的效果下,正離子沖向陰極,以很高速度炮擊模具外表,將模具加熱。高能正離子沖入模具外表,取得電子,成為氮原子被模具外表吸收,并向內分散構成氮化層。運用離子氮化法可進步模具的耐磨性和疲憊強度。
電火花外表強化:這是一種直接運用電能的高能量密度對模具外表進行強化處置的技術。它是經過火花放電的效果,把作為電極的導電資料溶滲進金屬工件表層,然后構成合金化的外表強化層,使作業外表的物理、化學功能和機械功能得到改進。例如選用WC、TiC等硬質合金電極資料強化高速鋼或合金工具鋼外表,可構成顯微鏡硬度HV1100以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層,使模具的運用壽數顯著得到進步。電火花外表強化的長處是設備簡略、操作便利,處置后的模具耐磨性進步明顯;缺陷是強化外表較粗糙,強化層厚度較薄,強化處置的功率較低。
滲硼:因為滲硼層具有杰出的紅硬性、耐磨性,經過滲硼能明顯進步模具外表硬度(到達HV13002000)和耐磨性,可廣泛用于模具外表強化,特別適用于處置在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層通常存在著較大的脆性,這也約束了它的運用。
TD熱處置:在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝,將硼砂放入坩堝加熱熔化至8001200,然后參加相應的碳化物構成粉末(如鈦、鋇、鈮、鉻),再將鋼或硬質合金工件放入坩堝中浸漬保溫12小時,參加元素將分散至工件外表并與鋼中的碳發作反應構成碳化物層,所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。
CVD(化學氣相堆積):將模具放在氫氣(或其它維護氣體)中加熱至9001200后,以其為載氣,把低溫氣化蒸騰金屬的化合物氣體如四氯化鈦(TiCI4)和甲苯CH4(或其它碳氫化合物)蒸氣帶入爐中,使TiCI4中的鈦和碳氫化合物中的碳(以及鋼外表的碳分)在模具外表進行化學反應,然后生成一層所需金屬化合物涂層(如碳化鈦)。
PVD(物理氣相堆積):在真空室中使強化用的金屬原子蒸騰,或經過荷能粒子的炮擊,在一個電流偏壓的效果下,將其招引并堆積到工件外表構成強化層。運用PVD法可在工件外表堆積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。
激光外表強化:當具有必定功率的激光束以必定的掃描速度照射到經過黑化處置的模具作業外表時,將使模具作業外表在很短時間內因為吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時,模具作業外表由基材本身傳導而敏捷冷卻,然后構成具有必定功能的外表強化層,其硬度可進步1520%,此外還具有淬火安排細微、耐磨性高、節能效果明顯以及可改進作業條件等長處。
離子注入:運用小型低能離子加速器,將需求注入元素的原子,在加熱器的離子源中電離成離子,然后經過離子加熱器的高電壓電場將其加熱,成為高速離子流,再經過磁剖析器提煉后,將離子束強行打入置于靶室中的模具作業外表,然后改動模具外表的顯微硬度和粗糙度,下降外表摩擦系數,終究進步工件的運用壽數。
3.模具的機械加工技術
模具的機械加工技術是直接影響模具運用壽數和商品質量的重要環節。因為模具零件的形狀多種多樣并且精度需求高,因此在加工過程中除了運用車床、銑床、刨床、鍤床和磨床等一般機械加工設備外,還需求運用各種先進設備,比如電火花加工機床、電火花線切割加工機床和精細磨削機床等等。當前對于布局雜亂且技術需求特別的模具,一種有別于傳統機械加工的新式加工辦法——模具特種加工(電加工)也得到了疾速開展。選用這種辦法,不需求工具資料比工件資料更硬,也不需求在加工過程中施加顯著的機械力,而是直接運用電能、化學能、光能和聲能對工件進行加工,以到達必定的形狀尺度和外表粗糙度需求。加工實踐證明:選用正確的加工技術,使高精度模具的型腔外表粗糙度改進一倍,就可使模具運用壽數進步50%。

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