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更新時間:2017-07-07
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對于拉深模,粘附磨損是拉深模具失效的重要原因,一般粘附易發(fā)生在性質相近的材料之間,所以應根據(jù)被拉深材質的不同,選擇相應的模具材料。如果被拉深材料為有色金屬,模具材料可以選用鑄鐵、鋼材和硬質合金;若被拉深材料為黑色金屬,則模具材料選用有色金屬、硬質合金以及與其親和力小的鋼鐵材料。對于冷擠壓模,如果模具承受的單位擠壓力很大,則應使用高淬透性的材料如基體鋼、高速鋼,否則未淬硬的材料心部會引起模具塑性變形。如果凸模受偏心力較大,則應選用高強韌性的材料。擠壓工件形狀復雜、生產(chǎn)批量大或者被擠壓坯料強度高,選擇硬質合金或鋼結硬質合金可以提高的壽命。
冷鐓模在選材上,應注意鋼的原始組織和化學成分,鋼材不應有原始組織缺陷,如偏析、夾雜和少量縮孔等。在高負荷條件下工作的冷鐓模,模具用鋼要有較高的純度,硫、磷含量要嚴格控制。一般鋼材含碳量在0.8~0.9%韌性較好,含碳量在0.95~1.05%為硬韌,含碳量在1.05~1.15%為硬性,大型模具含碳量取下限,小型模具取上限。
(1) 合理設計模具
在保證沖裁工件質量的前提下,沖裁模具應盡可能選用較大的沖裁間隙,以降低沖裁力,減小模具的磨損。為了提高凸模的剛度,加強其抗偏載能力,以防止工作時凸模彎曲變形或折斷。一般凸模頭部截面積和尾柄部截面積大約分別取為工作端面面積的2倍和4倍,必要時對凸模進行導向保護。可以采用彈性卸料板,對板料施加一定的壓邊力,以減少因板料滑移或翹曲對凸模的作用力。為確保沖壓過程中沖裁間隙均勻,避免啃刃和刃口的不均勻磨損,可選用精確的模具導向裝置,例如使用滾珠導柱導套。
拉深模的凸、凹模間隙設計要合理:間隙過小,摩擦阻力增大將使模具磨損加?。婚g隙過大,則使制件起皺而加大模具的磨損;間隙不均,在模具工作中會產(chǎn)生不均勻內(nèi)應力,使模具的使用壽命下降。模具的工作表面硬度要高,以減少磨損。模具的的表面粗糙度值要低,同時被拉深板料的表面粗糙度值也要低一些,以減少拉深時的摩擦阻力,有利于拉深件的塑性成形并提高模具的壽命。
冷擠壓模具的結構必須有足夠的強度、剛度、可靠性和良好的導向性。采用最佳的凸模形狀,條件許可的情況下采用工藝軸,變單純正擠壓或反擠壓為復合擠壓,以降低單位擠壓力。擠壓凸模不易過長,防止縱向彎曲。模具工作部件的過渡部分應設計足夠大的圓角半徑,避免尖角過渡產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。凹模易橫向開裂部位應采用分割式結構,以消除應力集中。采用預應力組合凹模結構以防止內(nèi)層凹模的縱向開裂。采用階梯式組合凹模比同尺寸的平口組合凹模具有更大的承受徑向內(nèi)壓力的能力。
在冷鐓模的凹模入口處,盡量設置足夠大的漸變圓角,避免應力集中,并在出模方向上作出拔模斜度。以利于坯料在型腔內(nèi)的流動及降低模具的負荷。硬質合金或鋼結硬質合金冷鐓模具的硬度高,耐磨性好,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品精度高??梢圆捎糜操|合金或鋼結硬質合金鑲塊的組合式結構,用加套的方法施加預應力,減少或抵消模具受到的冷鐓力,以提高模具的使用壽命。但硬質合金脆性很大,當模具形狀復雜并在較高的沖擊負荷下工作時,不應采用硬質合金。
要重視模具鋼坯的鍛造工藝,消除帶狀和網(wǎng)狀碳化物分布,使流線和沖擊力方向垂直。鍛造時為了充分打碎坯料中的碳化物,使其呈彌散狀均勻分布,應采用高鍛比變向鐓拔的方法。
在制造加工過程中,必須嚴格保證模具的尺寸形狀精度,避免留下機加工刀痕;過渡部分要平滑,不能有微小缺陷,防止使用過程中出現(xiàn)應力集中裂紋。電加工及磨削加工后應進行回火,以消除加工應力。
拉深模具的最后拋光工序操作方向應和坯料金屬流動的方向一致,凹模型腔應縱向往復而不是圓周運動拋光。拋光時應注意冷卻,防止過熱使模具硬度下降。
冷擠壓凸模加工后形狀要對稱,工作部分必須同軸心,否則凸模單邊受力易折斷。正擠壓或反擠壓凹模的表面粗糙度值越低越好,可以采用磨削后再研磨拋光的方法,以減少磨損,提高模具的壽命。
應根據(jù)冷鐓模的工作條件和材料性質適當選擇淬火硬度和硬化層深度,防止早期失效。熱處理中要注意充分回火,回火時間不足,應力未能全部消除,即使硬度滿足要求,仍會產(chǎn)生崩塊現(xiàn)象,回火時間一般在1.5小時以上。
(2) 正確選擇模具材料
當沖裁模的生產(chǎn)批量很大時,應選擇強度高、韌性好、耐磨性好的高性能模具材料。由于凸模的工作條件比凹模更差,凸模材料的耐磨性可以選得比凹模材料更高。
(3) 采用模具強韌化處理和表面強化處理
采用強韌化處理和表面強化處理技術,使模具獲得優(yōu)良的整體強韌性能和優(yōu)異的表面硬度、耐磨性和抗粘附性能,是提高各類模具使用壽命的有效途徑。
(4) 合理使用維護模具
沖裁模操作時應嚴格控制凸模進入凹模的深度,以免磨損加劇。沖模使用了一段時間后,凸、凹模刃口將不可避免地出現(xiàn)磨損和磨損溝痕。這時候提前修模,可以減小摩擦力、預防磨損溝痕導致的裂紋,避免因磨損后凸、凹模間隙不均產(chǎn)生的附加彎矩,提高模具的壽命。凸、凹模再次磨削后,應用細油石對刃口仔細研磨、拋光,去除磨削毛刺、使表面粗糙度Ra≤0.10μm,消除損傷隱患。模具存放時,上、下模應保持一定空隙,以保護刃口。
在拉深凹模和被拉深板料之間必須涂上合適的潤滑劑,使模具與板料不直接接觸,消除粘附咬合的條件。拉深時模具與板料接觸面的相對運動變?yōu)闈櫥瑒┓肿又g的相對運動,可以大大減小摩擦力和摩擦熱,有效地減少或防止磨損。被拉深板料的厚度、硬度、組織結構要求均勻一致;表面保持光潔無雜質、氧化皮、銹蝕,避免模具受力不均過早磨損。模具使用后若表面粗糙度變差,要及時修磨拋光。
應選用拉深速度低一些的拉深機床,易于被拉深金屬材料的流動,減少模具表面的摩擦。雙動壓力機拉深速度較緩慢,受力比普通沖床平穩(wěn)、均勻,有利于延長拉深模具的壽命。
冷擠壓模具工作時同樣要合理潤滑,擠壓黑色金屬時應采用磷化處理加潤滑。冷擠壓過程中,模具溫升很快,應定時冷卻。對于重載模具,擠壓數(shù)千次后應進行去應力回火處理(160℃~180℃保溫兩小時),能有效提高模具的壽命。對于反復使用的外層或中層預應力圈,在多次壓出后,需經(jīng)180℃保溫兩小時去應力回火處理以防外圈崩裂。冬季低溫時,模具使用前最好預熱,以防凸模冷脆折斷。必須建立完整的維護保養(yǎng)制度,指定專人及時對壓力機和模具進行調(diào)整、修復。模具在儲存和運輸過程中,要采取防銹措施,上下模座之間要有限位塊保護。
冷鐓模具為了降低工作時的摩擦系數(shù),防止模具粘附咬合,冷鐓坯料應經(jīng)過磷化或鍍銅處理。在大多數(shù)情況下,冷鐓前坯料要經(jīng)過預熱。預熱能改進材料的加工性能,減少出現(xiàn)裂紋的可能性,還可以提高模具壽命。冷鐓時也應進行潤滑,良好的潤滑可以降低制品的表面粗糙度值,提高模具的壽命。尤其對復雜形狀的工件進行冷鐓,潤滑更為重要。