【干货】冲压模具爆裂的原因分析,模具人可以看看!

国际金属加工网 2019年10月28日

由于冲压工序不同,工作条件不同,造成模具爆裂的原因是多方面的。下面就冲模的设计、制造及使用等方面综合分析模具爆裂的原因,并做出相应的改善措施。

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模具材质不好,在后续加工中容易碎裂

不同材质的模具寿命往往不同。为此,对于冲模工作零件材料,提出两项基本要求:

(1)材料的使用性能应具有高硬度(58-64HRC)和高强度,并具有高的耐磨性和足够的韧性,热处理变形小,有一定的热硬性;

(2)工艺性能良好。冲模工作零件加工制造过程一般较为复杂,因而,必须具有对各种加工工艺的适应性,如可锻性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂纹敏感性和磨削加工性等。

热处理:淬火回火工艺不当产生变形

实践证明,模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响甚大。从模具失效原因的分析统计可知,因热处理不当所引发模具失效“事故”约占40%以上。

(1)锻造工艺:这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具,通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。

(2)预备热处理:应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、正火或调质等预备热处理工艺,以改善组织,消除锻造毛坯的组织缺陷,改善加工工艺性。高碳合金模具钢经过适当的预备热处理,可消除网状二次渗碳体或链状碳化物,使碳化物球化、细化,促进碳化物分布均匀性,这样有利于保证淬火、回火质量,提高模具寿命。

(3)淬火与回火:这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热,不仅会使工件造成较大的脆性,而且,在冷却时容易引起变形和开裂,严重影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳,应严格控制热处理工艺规范,在条件允许的情况下,可采用真空热处理。淬火后应及时回火,并根据技术要求采用不同的回火工艺。

(4)消应力退火:模具工作零件在粗加工后,应进行消应力退火处理,其目的是消除粗加工所造成的内应力,以免淬火时产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具,在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理,有利于稳定模具精度,提高使用寿命。

模具研磨平面度不够,产生挠曲变形

模具工作零件表面质量的优劣,对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分密切的关系,直接影响模具的使用寿命,尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大。若表面粗糙度值过大,在工作时会产生应力集中现象,并在其峰、谷间容易产生裂纹,影响冲模的耐用度,还会影响工件表面的耐蚀性,直接影响冲模的使用寿命和精度,为此,应注意以下事项:

(1)模具工作零件加工过程中,必须防止磨削烧伤零件表面现象,应严格控制磨削工艺条件和工艺方法(如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数);

(2)加工过程中,应防止模具工作零件表面留有刀痕、夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷,这些缺陷的存在会引起应力集中,成为断裂的根源,造成模具早期失效;

(3)采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工,获得较小的表面粗糙度值,提高模具使用寿命。

设计工艺

模具强度不够,刀口间距太近,模具结构不合理,模板块数不够,无垫板垫脚,模具导向不准,间隙不合理。

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(1)排样与搭边:不合理的往复送料排样法,以及过小的搭边值,往往会造成模具急剧磨损或凸、凹模啃伤。合理选择排样方法和搭边值,以提高模具寿命。

(2)模具的导向机构精度:准确和可靠的导向,对于减少模具工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤影响极大,尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命,必须根据工序性质和零件精度等要求,正确选择导向形式和确定导向机构的精度。

(3)模具(凸、凹模)刃口几何参数。

线割工艺

人为地拉线线割,线割间隙处理不对,没作清角及线割的变质层影响。

冲模刃口多采用线切割加工。由于线切割加工的热效应和电解作用,使模具加工表面产生一定厚度的变质层,造成表面硬度降低,出现显微裂纹等,致使线切割加工的冲模易发生早期磨损,直接影响模具冲裁间隙的保持及刃口容易崩刃,缩短模具使用寿命。因此,在线切割加工中,应选择合理的电规准,尽量减少变质层深度。

冲床设备的选用

冲床吨位,冲裁力不够,调模下得太深。冲压设备(如压力机)的精度与刚性,对冲模寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好,冲模寿命大为提高。例如:复杂硅钢片冲模材料为Crl2MoV,在普通开式压力机上使用,平均复磨寿命为1-3万次;而新式精密压力机上使用,冲模的复磨寿命可达6-12万次。

冲压工艺

冲压零件的原材料厚度公差超差、材料性能波动、表面质量较差(如锈迹)或不干净(如油污)等,会造成模具工作零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此,应当注意:

(1)尽可能采用冲压工艺性好的原材料,以减少冲压变形力;

(2)冲压前,应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等,并将原材料擦拭干净,必要时,应清除表面氧化物和锈迹;

(3)根据冲压工序和原材料种类,必要时可安排软化处理和表面处理,以及选择合适的润滑剂和润滑工序。


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