眾所周知,模具鋼在執(zhí)役時,在其不同部位,接受著不同的效果力。一個副模具在執(zhí)役進程中,可能一起或先后出現(xiàn)多種損害方式。大多數(shù)模具鋼出現(xiàn)損害后不會當即喪失執(zhí)役才能,僅在其中之一種損害開展到足以妨礙模具鋼的正常作業(yè)或是生產出廢品時,此模具鋼才停止執(zhí)役。因而,所謂失效方式,就是使模具喪失執(zhí)役才能的某些損害方式。
冷、熱模具鋼在執(zhí)役中失效的基本方式有五種:塑性變形、磨損、疲憊、冷熱疲憊、斷裂及開裂。東莞弘超研討標明,模具在作業(yè)進程中有可能一起出現(xiàn)多種損壞方式,各種損害之間又相互滲透、相互促進、各自開展,而當某種損壞的開展導致模具失掉正常功能,則模具失效。其中除冷熱疲憊首要出現(xiàn)在熱作模具外,其他四種失效方式,在冷作或熱作模具上,均可能出現(xiàn)。
失效剖析是指剖析失效原因,研討和采取補救措施和預防措施的技能與辦理活動,再反饋于生產,因而是質量辦理的一個重要環(huán)節(jié)(下圖為壓鑄模具熱龜裂的體現(xiàn)圖)。
失效剖析的意圖是尋覓資料及其構件失效的原因,從而避免和防止相似事故的產生,并提出預防或推延失效的措施。失效剖析作業(yè)在資料的正確挑選和運用,新資料、新工藝、新技能的開展,產品設、制造技能的改善,資料及零件質量檢查、驗收規(guī)范的擬定、改善設備的操作與保護,促進設備監(jiān)控技能的開展等方面均起重要效果。
金屬資料失效剖析觸及的學科和技能種類極為廣泛。學科包含金屬資料、金屬學、冶金學、金屬工藝學、金屬焊接、資料力學、斷裂力學、金屬物理、沖突學、金屬的腐蝕與保護等。試驗剖析技能包含金相、化學成分、力學性能、電子顯微斷口、X射線相結構等。
當模具接受的負荷超越模具鋼材的屈從強度時,模具會產生塑性變形。東莞市弘超模具科技有限公司根據實踐總結,圖例解讀模具的塑性變形概念和原理。
例如:凹模在執(zhí)役中出現(xiàn)的型腔、型孔脹大,棱角倒塌以及沖頭在執(zhí)役中出現(xiàn)沖頭鐓粗、縱向曲折等,尤其是熱模具,模具的作業(yè)面與高溫的坯料觸摸,使型腔外表溫度往往超越熱作模具鋼的回火溫度,型槽內壁因為軟化而被壓塌或壓堆,使型槽尺度變樣,失掉其尺度和形狀的精度而失效。
還有冷擠壓沖頭所遭到的負荷有時可能超越250kg/mm2,如果模具鋼材的抗壓屈從極限不足,沖頭很快會鐓粗;細長沖頭在遭到偏心負荷時會因趨屈從強度不足而產生曲折變形;低淬透性的鋼種作冷鐓模時,模具在淬火加熱后,對內 孔進行噴水冷卻產生一個硬化層。模具在運用時如果冷鐓力過大,硬化層下面基底的抗壓屈從強度不高時,模具孔腔便被壓塌。
熱鍛模在執(zhí)役中首要因為溫度升高,很簡單在外力效果下產生變形走樣,壓入法成型簡單產生型槽邊角處內陷,鐓粗法成型易將型槽邊角處壓堆,型槽內沖孔凸臺與毛邊槽橋部均歸于壓塌或內陷。
模具鋼的屈從強度,一般隨碳含量及某些合金元素的增多而升高。在硬度相同的條件下,不同化學成分的模具鋼具有不同的抗壓強度。例如:當模具鋼的硬度為63HRC時,下列四種模具鋼的抗壓屈從強度由高到低的次序為:W18Cr4V→Cr12→Cr16WV→5CrNiW。
模具的塑性變形是模具金屬資料的屈從進程。是否產生塑性變形,起主導效果的是機械負荷以及模具鋼的屈從強度。在高溫下作業(yè)的模具,是否產生塑性變形,首要取決于模具的作業(yè)溫度和模具鋼的高溫強度。
模具在執(zhí)役進程中,因金屬變形活動,在模具外表產生劇烈的沖突,引起模具外表物質的損耗,使模具的幾許形狀及粗糙度產生變化,形成被加工零件的形狀、尺度和外表質量不符合要求時,模具即失效。如果在沖突進程中,模具作業(yè)外表黏附了一些坯料金屬,因而使模具的幾許形狀產生變化而不能繼續(xù)執(zhí)役,也視為磨損失效。因而磨損失效體現(xiàn)為:刃口鈍化、棱角變圓、平面下陷、外表溝痕鈍化、剝落黏模等。別的,熱沖孔頭在執(zhí)役中,因為潤滑劑焚燒后轉化為高壓氣體,對沖頭外表進行劇烈沖刷,形成一種很特別的物質損耗方式,稱為氣蝕。
模具產生磨損失效的底子原因是沖突,落料沖孔時,模具由磨損而使刃口變鈍,沖壓出的零件毛刺增大,最后停止作業(yè)。冷沖時,如果沖壓負荷不大,磨損類型首要是氧化磨損,也可能有某種程度的咬合磨損。當刃口部分逐步變鈍或沖壓負荷較大時,咬合磨損的情況變得嚴重而使磨損加速。
模具鋼的耐磨性,不只取決于它的硬度,還取決于它的碳化物的性質、大小、分布和數(shù)量。在模具鋼中,現(xiàn)在以高速鋼和高碳高鉻鋼的耐磨性最高。但在鋼中存在有嚴重的碳化物偏析或大顆粒的碳化物的情況下,這些碳化物易剝落而引起磨粒磨損,更使磨損加速。
輕載冷作模具(薄板沖載、拉延、曲折等)的沖擊載荷不大,首要是靜磨損。在靜磨損條件下,模具鋼的含碳量愈多,其耐磨性愈高。在沖擊磨損條件下(如冷鐓、冷擠、熱鍛等),模具鋼中過多的碳化物無助于提高其耐磨性,反而因沖擊磨粒磨損會下降其耐磨性。
研討標明,在沖擊磨粒磨損條件下,模具鋼的含碳量以6%為上限,高于此值磨損進程急劇加速。冷鐓模在沖擊載荷條件下作業(yè),如模具鋼中碳化物過多,簡單因沖擊磨損而出現(xiàn)外表剝落。這些剝落的硬粒子,將成為磨粒,加速了磨損速度。熱作模具的型腔外表,因為高溫軟化而使耐磨性下降。此外,氧化鐵皮也起到磨料的效果,一起,還有高溫氧化腐蝕的效果。因而,熱作模具的磨損進程極為復雜,磨損速度比冷作模具快得多。
模具為什么會疲憊?如何推延模具的疲憊。疲憊失效的特征,是在模具的某些部位,經過必定的執(zhí)役期,萌發(fā)了細微的裂紋,并逐步向縱深擴展,裂紋擴展到必定的尺度后,嚴重削弱模具的承載才能而引起斷裂。疲憊裂紋萌發(fā)于應力較大的部位,特別是有應力會集的部位(尺度過渡、缺口、刀痕、磨削裂紋等)。疲憊斷裂時,斷口可分為兩部分:一部分是疲憊裂紋開展形成的疲憊處破裂斷面,出現(xiàn)貝殼狀,疲憊源坐落貝殼極點;另一部分為突然斷裂,出現(xiàn)不平整的粗糙斷面。
使模具產生疲憊損害的底子原因是循環(huán)載荷。凡促使外表拉應力增大的因素,均加速疲憊裂紋的萌發(fā)。
冷作模具在高硬度狀態(tài)下執(zhí)役,此時,模具鋼具有很高的屈從強度和很低的斷裂韌性。高的屈從強度有利于推延疲憊裂紋的萌發(fā),但低的斷裂韌性使疲憊裂紋的擴展速率加速和臨界長度減小,使疲憊裂紋的擴展循環(huán)數(shù)大大縮短。因而冷作模具,其疲憊壽數(shù)首要取決于疲憊裂紋萌發(fā)時刻。
熱作模具一般在中等或較低的硬度狀態(tài)下執(zhí)役,模具的斷裂韌性比冷作模具高得多。因而,在熱作模具中,疲憊裂紋的擴展速度低于冷作模具,臨界長度也大于冷作模具。熱作模具疲憊裂紋的亞臨界擴展周期較冷作模具長得多。
但是,熱作模具外表受急冷急熱,簡單萌發(fā)冷熱疲憊裂紋。熱作模具的疲憊裂紋萌發(fā)時刻,比冷作模具短得多。因而,許多熱作模具,其疲憊斷裂壽數(shù)首要取決于疲憊裂紋的擴展時刻。熱鍛模在手錘擊時,可能受力過載,但更為多見的也是疲憊破壞。東莞市弘超模具科技有限公司實踐使用證明,日本大同高壽數(shù)熱作模具鋼DH31-S以及瑞典Uddeholm熱作模具鋼DIEVAR具有優(yōu)異的抗熱疲憊性能。