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          冷加工模具的常見失效形式有哪些?
          來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-05-21 | 53 次瀏覽 | 分享到:
          冷加工模具的常見失效形式有哪些?
            冷加工模具的常見失效形式有哪些?


            1.斷裂失效


            冷加工模具,特別是冷擠壓和冷沖裁模具,具有很大的工作負荷。為了獲得高耐磨性和長壽命,往往會提高強度,硬度大多在60HRC以上,導致模具韌性低、缺口敏感性高,模具在使用中會突然開裂或斷裂失效。大部分損傷發生在應力最大的工作部位或截面變化的應力集中區之外。當模具本身存在帶狀或網狀碳化物、晶粒粗大、表面磨削燒傷、工具痕跡粗糙、回火不足等缺陷時?;蛞蚬ぷ鲿r操作不當而過載,很容易造成模具早期脆性失效。早期脆性斷裂的模具使用壽命短。一般加工件數不超過幾千,有的甚至只有幾十到幾百次。特點是突然斷裂,無明顯宏觀癥狀,塑性變形。宏觀斷口無剪切唇,斷口平坦脆。
          模具鋼

            由于冷沖壓模具的導向和安裝精度不符合要求,或者模具之間的間隙不均勻,也會導致沖頭彎曲斷裂,模具邊緣開裂。沖壓模具在使用過程中突然斷裂,斷裂往往源于模具鋼材的圓角或尖角曲率半徑小等應力集中部位,其截面較為平整,沒有明顯的裂紋擴展停頓線和剪切唇,微觀斷裂特征為解理和準解理形態。


            2.疲勞破壞


            伴隨冷加工模具的載荷是在一定能量下以一定沖擊速度周期性施加的多個沖擊載荷。疲勞斷裂失效主要由循環應力引起,其斷裂過程比上述脆性斷裂慢得多,壽命在5000~10000次以上。冷鐓模具和冷擠壓模具工作時,金屬變形過程中模具表面瞬時溫度很高,造成溫度循環,加速疲勞裂紋的產生。實驗結果表明,模具在使用過程中存在多種疲勞裂紋萌生源,均在模具表面的晶界、碳化物和應力集中部位等薄弱環節萌生疲勞裂紋,斷口微觀特征主要為解理和準解理形貌。


            由于冷加工模具的高硬度和高屈服強度,裂紋不穩定性的臨界長度減小,疲勞裂紋擴展所需的循環次數急劇減少。對于高硬度脆性材料,0.1毫米微裂紋在應變應力下的萌生會引起快速的不穩定擴展,導致瞬時斷裂。疲勞裂紋的萌生期占模具壽命周期的絕大部分,沖擊疲勞旋壓0.1毫米微裂紋的萌生時間約占模具總壽命的90%。CrMn系列鋼冷沖壓模具的硬度為63HRC。沖壓4000件以上時,模具突然斷裂,裂紋源在應力集中大的尖角處,斷口無明顯疲勞條紋。


            3.磨損故障


            在沖擊應力和摩擦應力的作用下,模具摩擦面上的微不平零件相互咬合,不斷產生微塑性變形,導致應力集中在晶界和滑移面的相交處,最終從基體中分離成磨損碎屑,從而隨著沖壓次數的增加磨損量增加。冷沖壓模具的磨損主要是咬入磨損,由于刃口存在剝落碎屑,也可能發生磨料磨損。此外,還有摩擦和加熱引起的熱磨損。模具工作部分與待加工材料之間的摩擦造成的材料損失,會使刃口變鈍,使棱角變圓,使平面變成凹凸狀態,改變工件的形狀和尺寸,如使沖裁模的刃口變鈍,使冷沖壓模具工作面出現溝槽等。例如,冷沖模的主要失效形式是頻繁的沖擊載荷和由于連續切削材料而產生的摩擦磨損。


            磨損包括均勻磨損、局部磨損和局部剝落。局部磨損不均勻往往是由磨損過程中形成的外來顆粒、碳化物脫落和硬點造成的。局部剝落是由于磨損過程中剪切應力引起的局部疲勞磨損,導致微裂紋的萌生,最終擴展為剝落。


            一般來說,隨著模具硬度的增加,模具的耐磨性也增加,但模具硬度越高,沖擊性能越低,會促進磨損裂紋的形成和擴展,從而加速磨損過程。在硬度大致相同的情況下,韌性越好,耐磨性越高。因此,為了提高耐磨性,必須注意硬度和韌性之間的良好配合。當沖壓材料與模具表面接觸時,潤滑油膜在高壓摩擦下破裂,導致堵塞。此時,沖壓金屬在模腔表面“冷焊”,使工件表面出現劃痕和溝槽,然后必須將模具取出進行打磨拋光。在一些深拉操作中,有些只拉幾十次就能折斷,因此需要修復模具。


            4.塑性變形


            在冷鐓、冷擠壓、冷沖壓過程中,由于模具在使用中工作載荷大、硬度低,模具表面發生變形,沖頭由于材料的抗壓強度或抗彎強度不足而鐓粗、下沉、彎曲變形,從而失去其原有的幾何形狀。實踐證明,當冷鐓沖頭硬度低于56HRC,冷擠壓沖頭硬度低于60HRC時,容易發生這種失效。其具體表現為凸模鐓粗彎曲、凹模腔下沉塌陷、棱角塌陷、??着蛎浀?。


            淬火溫度過低時,基體中碳化物溶解不足,鋼的淬透性降低,淬火后硬度低,導致模具耐磨性差,抗壓強度低。受到大載荷沖擊后,沖頭會鼓包,模腔增大,導致模具失效。
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