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行業新聞

金屬粉末成型液壓機模具失效的原因及解決方法

時間:2022-05-20 08:42:59人氣: 0

一、模具材質

  模具鋼屬于過共析合金鋼,其組織中存在非金屬夾雜物、碳化物偏析、中心氣孔和白點等缺陷,大大降低了模具的強度、韌性和熱疲勞抗力,一般按質量分為普通模具和優質模具,由于生產工藝先進,優質模具質量純凈,組織均勻,偏析小,具有較高的韌性和熱疲勞性能。

  解決方法:通過對普通模具進行鍛造,以破碎大塊非金屬夾雜物,消除碳化物偏析,細化碳化物,使組織均勻,從而達到優質模具的效果。

二、設計是否合理

  模具設計時,應根據成形件的材料和幾何尺寸確定模塊的外形尺寸,以保證模具的強度。此外,在模具熱處理和使用過程中,由于圓角半徑過小,薄壁截面寬,壁厚差大,孔槽位置不合適,容易造成應力過大集中和裂紋萌生,在模具設計中應盡量避免尖角,合理布置孔槽位置。

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三、制造工藝

1、鍛造工藝

  模具含有大量合金元素,鍛造時變形抗力大,且導熱性差,共晶溫度低,如果不注意,會造成模具失效,應在800-900℃預熱,然后加熱到1065-1175℃。為了去除大型非金屬夾雜物,消除碳化物偏析,細化碳化物,在組織均勻的鍛造過程中,應反復鐓粗和拉拔,在鍛造后的冷卻過程中,有產生淬火裂紋的傾向,容易在中心產生橫向裂紋,鍛造后應緩慢冷卻可避免該問題出現。

  切削過程的表面粗糙度對模具的熱疲勞性能有很大的影響,模具型腔表面粗糙度低,無刀痕、劃痕、毛刺這些缺陷會引起應力集中,引起熱疲勞裂紋萌生。

  解決方法:在加工模具時,應防止復雜零件圓角半徑的過渡留下刀痕,并打磨掉孔、槽邊和根部的毛刺。

3、研磨

  在磨削過程中,局部摩擦熱容易引起燒傷、裂紋等缺陷,并在磨削表面產生殘余拉應力,導致模具過早失效。磨削熱引起的燒傷可使模具表面回火,直至形成回火馬氏體。脆性和未回火的馬氏體層將大大降低模具的熱疲勞性能,當磨削表面局部溫升超過800℃且冷卻不充分時,表面材料將重新奧氏體化并淬火為馬氏體,模具表層會產生較高的結構應力,模具表面溫升會在磨削過程中產生熱應力,而結構應力和熱應力的疊加容易引起模具的磨削裂紋。

4、電火花加工

  電火花加工是現代模具制造過程中不可缺少的精加工方法,火花放電時局部瞬時溫度超過1000℃,使放電處的金屬熔化氣化電火花加工表面有一薄層熔化和再凝固的金屬,其中有許多微裂紋,這層薄薄的金屬是亮白色的,即亮白色的層,模具在載荷作用下,這些微裂紋容易發展為宏觀裂紋,導致模具早期斷裂和磨損。

  解決方法:模具經電火花加工后再回火,消除內應力,但回火溫度不得超過電火花加工前的最大回火溫度。

5、熱處理工藝

  合理的熱處理工藝可以使模具獲得所需的力學性能,提高模具的使用壽命,如果熱處理工藝設計或操作不當造成造成模具失效,則會嚴重損壞模具的承載能力,導致早期失效,縮短使用壽命。熱處理缺陷包括過熱、過燒、脫碳、開裂、硬化層不均勻、硬度不足等,在使用一段時間后,當累積內應力達到危險極限時,應進行應力消除和回火,否則在繼續使用時,模具會因內應力而開裂。

四、模具使用

1、模具預熱

  模具合金元素含量高,導熱性差,工作前應充分預熱,模具在使用過程中溫度過高,強度下降,容易產生塑性變形,導致模具表面塌陷;當預熱溫度過低時,模具開始使用時,瞬時表面溫度變化很大熱應力大,易開裂。

  解決方法:模具的預熱溫度確定為250-300℃,不僅可以減小模鍛溫差,避免模具表面產生過大的熱應力,而且可以有效降低模具表面的塑性變形。

2、模具冷卻潤滑

  為了降低模具的熱負荷,避免模具的高溫,通常在模具間歇時強制冷卻模具,這會導致模具的周期性加熱和冷卻產生熱疲勞裂紋,模具使用后應緩慢冷卻,否則會出現熱應力,導致模具開裂失效。

  解決方法:模具工作時,可用石墨含量為12%的水基石墨潤滑,降低成形力,保證金屬在型腔中的正常流動和鍛件的順利釋放,石墨潤滑劑還具有散熱作用,可降低模具的工作溫度。

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