模具失效的原因及預(yù)防措施
更新時(shí)間：2008-9-1 15:58:25 文章來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊：
模具內(nèi)部產(chǎn)生裂紋的根源，尤其是脆性氧化物和硅酸鹽等，在熱壓力加工中不發(fā)生塑性變形，只會(huì)引起脆性的破裂而形成微裂紋。在以后的熱處理和使用中訪裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，而引起模具的開(kāi)裂。此外，在磨削中，由于大顆粒夾雜物剝落造成表面孔洞。
b．表面脫碳引起失效。
模具鋼在熱壓力加工和退火時(shí)，常常由于加熱溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而造成鋼材表面脫碳，嚴(yán)重脫碳的鋼材在機(jī)械加工后，有時(shí)仍殘留有脫碳層，這樣在淬火時(shí)，由于內(nèi)外層組織的不同(表面脫碳層為鐵索體，內(nèi)部為珠光體)造成組織轉(zhuǎn)變不一致，而產(chǎn)生裂紋。
c．碳化物分布不勻，引起失效。
Crl2、Cr112MoV等模具鋼含碳量和合金元素較高，形成了許多共晶碳化物，這些碳化物在鍛造比較小時(shí)，易呈現(xiàn)帶狀和網(wǎng)狀偏析，導(dǎo)致淬火時(shí)常出現(xiàn)沿帶狀碳化物分布的裂紋，模具在使用中裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，而造成模具開(kāi)裂失效。
預(yù)防措施：鋼在緞軋時(shí)，模具應(yīng)反復(fù)多方向鍛造，從而鋼中的共晶碳化物擊碎得更細(xì)小均勻，保證鋼碳化物不均勻度級(jí)別要求。
(3)模具的機(jī)加上不當(dāng)。
a 切削中的刀痕：模具的型腔部位或凸模的圓角部位在機(jī)加工中，常常因進(jìn)刀太探而使局部留下刀痕，造成嚴(yán)重應(yīng)力集中，當(dāng)進(jìn)行淬火處理時(shí)，應(yīng)山集中部位極易產(chǎn)生微裂紋。
預(yù)防措施：在零件粗加工的最后一道切削中，應(yīng)盡量減少進(jìn)刀量，提高模具表面光潔度。
b 電加工引起失效。模具在進(jìn)行電加工時(shí)，由于放電產(chǎn)生大量的熱，將使模具被加工部位加熱到很高溫度，使組織發(fā)生變化，形成所謂的電加工異常層，在異常層表面由于高溫發(fā)生熔融，然后很快地凝固，該層在顯微鏡下呈白色，內(nèi)部有許多微細(xì)的裂紋，白色層下的區(qū)域發(fā)生淬火，叫淬火層，再往里由于熱影響減弱，溫度不高，只發(fā)生回火，稱回火層。測(cè)定斷面硬度分布：熔融再凝固層，硬度很高，達(dá)610~740HRC，厚度為30μm，淬火層硬度400~500HRC，厚為20μm�；鼗饘俑邷鼗鼗�，組織較軟，硬度為380—400HRC，厚為10μm。
預(yù)防措施：①用機(jī)械方法去除開(kāi)常層中的再凝固層，尤其是微觀裂紋；②在電加工后進(jìn)行一次低溫回火，使異常層穩(wěn)定化，以防微裂紋擴(kuò)展。
c磨削加工造成失效。模具型腔面進(jìn)行磨削加工時(shí)，由于磨削速度過(guò)大，砂輪粒度過(guò)細(xì)或冷卻條件差等因素影響，均會(huì)導(dǎo)致磨削表曲過(guò)熱或引起表面軟化，硬度降低，使模具在使用中因磨損嚴(yán)重，或熱應(yīng)力而產(chǎn)生 磨削裂紋，導(dǎo)致早期失效。
預(yù)防措施：①采用切削力強(qiáng)的粗砂輪或粘結(jié)性差的砂輪；②減少工件進(jìn)給量；③選用合適的冷卻劑；④磨削加工后采用250~350℃回火，以除磨削應(yīng)力。
(4)模具熱處理工藝不合適。
加熱溫度的高低、保溫時(shí)間長(zhǎng)短、冷卻速度快慢等熱處理工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，都將成為模具失效因素。
a．加熱速度：模具鋼中含有較多的碳和合命元素，導(dǎo)熱性差，因此，加熱速度不能太快，應(yīng)緩慢進(jìn)行，防止模具發(fā)生變形和開(kāi)裂。在空氣爐中加熱淬火時(shí)，為防止氧化和脫碳，采用裝箱保護(hù)加熱，此時(shí)升溫速度不宜過(guò)快，而透熱也應(yīng)較慢。這樣，不會(huì)產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，比較安全。若模具加熱速度快，透熱快，模具內(nèi)外產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。如果控制不當(dāng)，很容易產(chǎn)生變形或裂紋，必須采用預(yù)熱或減慢升溫加速度來(lái)預(yù)防。
b．氧化和脫碳的影響。模具淬火是在高溫度下進(jìn)行的，如不嚴(yán)格控制，表曲很易氧化和脫碳。另外，模具表面脫碳后，由于內(nèi)外層組織差異、冷卻中出現(xiàn)較大的組織應(yīng)力、導(dǎo)致淬火裂紋。
預(yù)防措施：可采用裝箱保護(hù)處理，箱內(nèi)填充防氧化和脫碳的填充材料。
(1)冷卻條件的影響。
不同模具材料，據(jù)所要求的組織狀態(tài)、冷卻速度是不同的。對(duì)高合金鋼，由于含較多合金元素，淬透性較高，可以采用油冷、空冷甚至等溫淬火和等級(jí)淬火等熱處理工藝。
文章地址：http://www.yangfine.cn/Article/mjjs/200809/85.html
b．表面脫碳引起失效。
模具鋼在熱壓力加工和退火時(shí)，常常由于加熱溫度過(guò)高，保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而造成鋼材表面脫碳，嚴(yán)重脫碳的鋼材在機(jī)械加工后，有時(shí)仍殘留有脫碳層，這樣在淬火時(shí)，由于內(nèi)外層組織的不同(表面脫碳層為鐵索體，內(nèi)部為珠光體)造成組織轉(zhuǎn)變不一致，而產(chǎn)生裂紋。
c．碳化物分布不勻，引起失效。
Crl2、Cr112MoV等模具鋼含碳量和合金元素較高，形成了許多共晶碳化物，這些碳化物在鍛造比較小時(shí)，易呈現(xiàn)帶狀和網(wǎng)狀偏析，導(dǎo)致淬火時(shí)常出現(xiàn)沿帶狀碳化物分布的裂紋，模具在使用中裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，而造成模具開(kāi)裂失效。
預(yù)防措施：鋼在緞軋時(shí)，模具應(yīng)反復(fù)多方向鍛造，從而鋼中的共晶碳化物擊碎得更細(xì)小均勻，保證鋼碳化物不均勻度級(jí)別要求。
(3)模具的機(jī)加上不當(dāng)。
a 切削中的刀痕：模具的型腔部位或凸模的圓角部位在機(jī)加工中，常常因進(jìn)刀太探而使局部留下刀痕，造成嚴(yán)重應(yīng)力集中，當(dāng)進(jìn)行淬火處理時(shí)，應(yīng)山集中部位極易產(chǎn)生微裂紋。
預(yù)防措施：在零件粗加工的最后一道切削中，應(yīng)盡量減少進(jìn)刀量，提高模具表面光潔度。
b 電加工引起失效。模具在進(jìn)行電加工時(shí)，由于放電產(chǎn)生大量的熱，將使模具被加工部位加熱到很高溫度，使組織發(fā)生變化，形成所謂的電加工異常層，在異常層表面由于高溫發(fā)生熔融，然后很快地凝固，該層在顯微鏡下呈白色，內(nèi)部有許多微細(xì)的裂紋，白色層下的區(qū)域發(fā)生淬火，叫淬火層，再往里由于熱影響減弱，溫度不高，只發(fā)生回火，稱回火層。測(cè)定斷面硬度分布：熔融再凝固層，硬度很高，達(dá)610~740HRC，厚度為30μm，淬火層硬度400~500HRC，厚為20μm�；鼗饘俑邷鼗鼗�，組織較軟，硬度為380—400HRC，厚為10μm。
預(yù)防措施：①用機(jī)械方法去除開(kāi)常層中的再凝固層，尤其是微觀裂紋；②在電加工后進(jìn)行一次低溫回火，使異常層穩(wěn)定化，以防微裂紋擴(kuò)展。
c磨削加工造成失效。模具型腔面進(jìn)行磨削加工時(shí)，由于磨削速度過(guò)大，砂輪粒度過(guò)細(xì)或冷卻條件差等因素影響，均會(huì)導(dǎo)致磨削表曲過(guò)熱或引起表面軟化，硬度降低，使模具在使用中因磨損嚴(yán)重，或熱應(yīng)力而產(chǎn)生 磨削裂紋，導(dǎo)致早期失效。
預(yù)防措施：①采用切削力強(qiáng)的粗砂輪或粘結(jié)性差的砂輪；②減少工件進(jìn)給量；③選用合適的冷卻劑；④磨削加工后采用250~350℃回火，以除磨削應(yīng)力。
(4)模具熱處理工藝不合適。
加熱溫度的高低、保溫時(shí)間長(zhǎng)短、冷卻速度快慢等熱處理工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，都將成為模具失效因素。
a．加熱速度：模具鋼中含有較多的碳和合命元素，導(dǎo)熱性差，因此，加熱速度不能太快，應(yīng)緩慢進(jìn)行，防止模具發(fā)生變形和開(kāi)裂。在空氣爐中加熱淬火時(shí)，為防止氧化和脫碳，采用裝箱保護(hù)加熱，此時(shí)升溫速度不宜過(guò)快，而透熱也應(yīng)較慢。這樣，不會(huì)產(chǎn)生大的熱應(yīng)力，比較安全。若模具加熱速度快，透熱快，模具內(nèi)外產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。如果控制不當(dāng)，很容易產(chǎn)生變形或裂紋，必須采用預(yù)熱或減慢升溫加速度來(lái)預(yù)防。
b．氧化和脫碳的影響。模具淬火是在高溫度下進(jìn)行的，如不嚴(yán)格控制，表曲很易氧化和脫碳。另外，模具表面脫碳后，由于內(nèi)外層組織差異、冷卻中出現(xiàn)較大的組織應(yīng)力、導(dǎo)致淬火裂紋。
預(yù)防措施：可采用裝箱保護(hù)處理，箱內(nèi)填充防氧化和脫碳的填充材料。
(1)冷卻條件的影響。
不同模具材料，據(jù)所要求的組織狀態(tài)、冷卻速度是不同的。對(duì)高合金鋼，由于含較多合金元素，淬透性較高，可以采用油冷、空冷甚至等溫淬火和等級(jí)淬火等熱處理工藝。
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