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金属粉末成型液压机模具失效的原因及解决方法

时间:2021-12-30 09:22:29人气: 0

一、模具材质

  模具钢属于过共析合金钢,其组织中存在非金属夹杂物、碳化物偏析、中心气孔和白点等缺陷,大大降低了模具的强度、韧性和热疲劳抗力,一般按质量分为普通模具和优质模具,由于生产工艺先进,优质模具质量纯净,组织均匀,偏析小,具有较高的韧性和热疲劳性能。

  解决方法:通过对普通模具进行锻造,以破碎大块非金属夹杂物,消除碳化物偏析,细化碳化物,使组织均匀,从而达到优质模具的效果。

二、设计是否合理

  模具设计时,应根据成形件的材料和几何尺寸确定模块的外形尺寸,以保证模具的强度。此外,在模具热处理和使用过程中,由于圆角半径过小,薄壁截面宽,壁厚差大,孔槽位置不合适,容易造成应力过大集中和裂纹萌生,在模具设计中应尽量避免尖角,合理布置孔槽位置。

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三、制造工艺

1、锻造工艺

  模具含有大量合金元素,锻造时变形抗力大,且导热性差,共晶温度低,如果不注意,会造成模具失效,应在800-900℃预热,然后加热到1065-1175℃。为了去除大型非金属夹杂物,消除碳化物偏析,细化碳化物,在组织均匀的锻造过程中,应反复镦粗和拉拔,在锻造后的冷却过程中,有产生淬火裂纹的倾向,容易在中心产生横向裂纹,锻造后应缓慢冷却可避免该问题出现。

  切削过程的表面粗糙度对模具的热疲劳性能有很大的影响,模具型腔表面粗糙度低,无刀痕、划痕、毛刺这些缺陷会引起应力集中,引起热疲劳裂纹萌生。

  解决方法:在加工模具时,应防止复杂零件圆角半径的过渡留下刀痕,并打磨掉孔、槽边和根部的毛刺。

3、研磨

  在磨削过程中,局部摩擦热容易引起烧伤、裂纹等缺陷,并在磨削表面产生残余拉应力,导致模具过早失效。磨削热引起的烧伤可使模具表面回火,直至形成回火马氏体。脆性和未回火的马氏体层将大大降低模具的热疲劳性能,当磨削表面局部温升超过800℃且冷却不充分时,表面材料将重新奥氏体化并淬火为马氏体,模具表层会产生较高的结构应力,模具表面温升会在磨削过程中产生热应力,而结构应力和热应力的叠加容易引起模具的磨削裂纹。

4、电火花加工

  电火花加工是现代模具制造过程中不可缺少的精加工方法,火花放电时局部瞬时温度超过1000℃,使放电处的金属熔化气化电火花加工表面有一薄层熔化和再凝固的金属,其中有许多微裂纹,这层薄薄的金属是亮白色的,即亮白色的层,模具在载荷作用下,这些微裂纹容易发展为宏观裂纹,导致模具早期断裂和磨损。

  解决方法:模具经电火花加工后再回火,消除内应力,但回火温度不得超过电火花加工前的最大回火温度。

5、热处理工艺

  合理的热处理工艺可以使模具获得所需的力学性能,提高模具的使用寿命,如果热处理工艺设计或操作不当造成造成模具失效,则会严重损坏模具的承载能力,导致早期失效,缩短使用寿命。热处理缺陷包括过热、过烧、脱碳、开裂、硬化层不均匀、硬度不足等,在使用一段时间后,当累积内应力达到危险极限时,应进行应力消除和回火,否则在继续使用时,模具会因内应力而开裂。

四、模具使用

1、模具预热

  模具合金元素含量高,导热性差,工作前应充分预热,模具在使用过程中温度过高,强度下降,容易产生塑性变形,导致模具表面塌陷;当预热温度过低时,模具开始使用时,瞬时表面温度变化很大热应力大,易开裂。

  解决方法:模具的预热温度确定为250-300℃,不仅可以减小模锻温差,避免模具表面产生过大的热应力,而且可以有效降低模具表面的塑性变形。

2、模具冷却润滑

  为了降低模具的热负荷,避免模具的高温,通常在模具间歇时强制冷却模具,这会导致模具的周期性加热和冷却产生热疲劳裂纹,模具使用后应缓慢冷却,否则会出现热应力,导致模具开裂失效。

  解决方法:模具工作时,可用石墨含量为12%的水基石墨润滑,降低成形力,保证金属在型腔中的正常流动和锻件的顺利释放,石墨润滑剂还具有散热作用,可降低模具的工作温度。

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