鑄造模具爆裂原因分析

01-28

作者：製造微聯盟

1.模具材質不好在後續加工中容易碎裂

2.熱處理:淬火回火工藝不當產生變形

3.模具研磨平面度不夠,產生撓曲變形

3.設計工藝:模具強度不夠,刀口間距太近,模具結構不合理,模板塊數不夠無墊板墊腳

4.線割處理不當:拉線線割,間隙不對,沒作清角

5.沖床設備的選用:沖床噸位,沖裁力不夠,調模下得太深

6.脫料不順:生產前無退磁處理,無退料梢;生產中有斷針斷彈簧等卡料

7.落料不順:組裝模時無漏屎,或滾堵屎,墊腳堵屎

8.生產意識:疊片衝壓,定位不到位,沒使用吹qi搶,模板有裂紋仍繼續生產

沖模失效形式

沖模失效形式主要為磨損失效、變形失效、斷裂失效和啃傷失效等。然而，由於衝壓工序不同，工作條件不同，影響沖模壽命的因素是多方面的。下面就沖模的設計、製造及使用等方面綜合分析沖模壽命的影響因素，並捉出相應的改善措施。

1 衝壓設備

衝壓設備(如壓力機)的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。衝壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。例如：複雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開式壓力機上使用，平均復磨壽命為1-3萬次，而新式精密壓力機上使用，沖模的復磨壽命可達6~12萬次。尤其足小間隙或無間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機，否則，將會降低模具壽命，嚴重者還會損壞棋具。

2 模具設計

(1)模具的導向機構精度。準確和可靠的導向，對於減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、複合模和多工位級進模則更為有效。為提高模具壽命，必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。一般情況下，導向機構的精度應高於凸、凹模配合梢度。

(2)模具(凸、凹模)刃口幾何參數。凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對衝壓件成形有較大的影響，而且對於模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質量和模具壽命。精度要求較高的，宜選較小的間隙值；反之則可適當加大間隙，以提高模具壽命。

3 衝壓工藝

(1)衝壓零件的原材料。

實際生產中，由於外壓零件的原材料厚度公差超差、材料性能波動、表面質量較差(如銹跡)或不幹凈(如油污)等，會造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良後果。為此，應當注意：①儘可能採用衝壓工藝性好的原材料，以減少衝壓變形力；②衝壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等，並將原材料擦拭乾凈，必要時應清除表面氧化物和銹跡；③根據衝壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。

(2)排樣與搭邊。

不合理的往複送料排樣法以及過小的搭邊值往往會造成模具急劇磨損或凸、凹模啃傷。因此，在考慮提高材判利用畢的同時，必須根據零件的加工批量、質量要求和模具配合間隙，合理選擇排樣方法和搭邊值，以提高模具壽命。

4 模具材料

模具材料對模具壽命的影響是材料種類、化學成分、組織結構、硬度和冶金質量等諸岡索的綜合反映。不同材質的模具壽命往往不同。為此，對於沖模工作零件材料提出兩項基本要求：①材料的使用性能應具有高硬度(58~64HRC)和高強度，並具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性；②工藝性能良好。沖模工作零件加工製造過程一般較為複雜．因而必須具有對各種加工工藝的適應性，如可鍛性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。通常根據衝壓件的材料特性、生產批量、精度要求等，選擇性能優良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經濟性。

5 熱加工工藝

實踐證明．模具的熱加工質量對模具的性能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統計可知，因熱處理不當所引發模具失效「事故」約佔40％以上。模具工作零件的淬火變形與開裂，使用過程的早期斷裂，均與摸具的熱加工工藝有關。

(1)鍛造工藝，這是模具工作零件製造過程中的重要環節。對於高合金工具鋼的模具，通常對材料碳化物分布等金相組織提出技術要求。此外，還應嚴格控制鍛造溫度範圍，制定正確的加熱規範，採用正確的鍛造力法，以及鍛後緩冷或及時退火等。

(2)預備熱處理。應視模具工作零件的材料和要求的不同分別採用退火、正火或調質等預備熱處理工藝，以改善組織，消除鍛造毛坯的組織缺陷，改善加工工藝性。高碳合金模具鋼經過適當的預備熱處理可消除網狀二次滲碳體或鏈狀碳化物，使碳化物球化、細化，促進碳化物分布均勻性。這樣有利於保證淬火、回火質量，提高模具壽命。

(3)淬火與回火。這是模具熱處理中的關鍵環節。若淬火加熱時產生過熱，不僅會使工件造成較大的脆性，而且在冷卻時容易引起變形和開裂，嚴重影響模具壽命。沖模淬火加熱時特別應注意防止氧化和脫碳，應嚴格控制熱處理工藝規範，在條件允許的情況下，可採用真空熱處理。淬火後應及時回火，並根據技術要求採用不同的回火工藝。

(4)消應力退火。模具工作零件在粗加工後應進行消應力退火處理，具目的是消除粗加工所造成的內應力，以免淬火叫產生過大的變形和裂紋。對於精度要求高的模具，在磨削或電加工後還需經過消應力回火處理，有利於穩定模具精度，提高使用壽命。

6 加工表面質量

模具工作零件加上表面質量的優劣對於模具的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分密切的關係，直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過大，在工作時會產生應力集中現象，並在其峰、谷間容易產生裂紋，影響沖模的耐用度，還會影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度，為此，應注意以下事項：①模具工作零件加工過程中必須防止磨削燒傷零件表面現象，應嚴格控制磨削工藝條件和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進給量等參數)；②加工過程中應防止模具工作零件表面留有刀痕．夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會引起應力集中，成為斷裂的根源，造成模具早期失效；③採用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工，獲得較小的表面粗糙度值，提高模具使用壽命。

7 表面強化處理

為提高模具性能和使用壽命，模具工作零件表面強化處理應用越來越廣。常用的表而強化處理方法有：液體碳氮共滲、離子滲氮、滲硼、滲釩和電火花強化，以及化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)和在鹽浴中向工件表面浸鍍碳化物法(TD)等。此外，採用高頻淬火，液壓、噴丸等表面強化處理，使模具工作零件表面產生壓應力，提高其耐疲勞強度，有利於模具壽命的提高。

8 線切割變質層的控制

沖模刃口多採用線切割加工。由於線切割加工的熱效應和電解作用，使模具加工表面產生一定厚度的變質層，造成表面硬度降低，出現顯微裂紋等，致使線切割加工的沖模易發生早期磨損，直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃，縮短模具使用壽命。因此，在線切割加工中應選擇合理的電規准，盡量減少變質層深度。

9 正確使用和合理維護

為了保護正常生產，提高衝壓件質量，降低成本，延長沖模壽命，必須正確使用和合理維護模具，嚴格執行沖模「三檢查」制度(使用前檢查，使用過程中檢查與使用後檢查)，並做好沖模與維護檢修工作。其主要工丁作包括模具的正確安裝與調試；嚴格控制凸模進入凹模深度；控制校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點伸置；及時復磨、研光棋具刃口；注意保持棋具的清潔和合理的潤滑等。模具的正確使用和合理維護，對於提高摸具壽命事關重大。

總之，在模具設計、製造、使用和維護全過程中，應用先進位造技術和實行全面質量管理，是提高模具壽命的有效保證，並且致力於發展專業化生產，加強模具標準化工作，除零件標準化外，還有設計參數標準化、組合形式標準化、加工方法標準化等，不斷提高模具設計和製造水平，有利於提高模具壽命。