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            上海熱處理廠有限公司(總部)

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            模具開裂的主要原因及措施  2007/4/17 
             
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            可能引起開裂的原因:

                1. 模具材質問題有可能在后續加工中導致開裂 。

                2. 鍛造工藝不合理,金相組織較差。

                3. 鍛造后的退火工藝不當。

                4. 熱處理:工藝不當 。

                5. 模具研磨平面度及粗糙度不合格 。

                6. 設計強度不夠。

                7. 模具結構不合理。

                8. 線切割處理不當。

                9. 沖床設備選用不合理 。

                10. 脫料不順:生產前無退磁處理,無退料屑等。

                11. 落料不順:組裝模時無漏屑或滾屑而堵。

                12. 生產:疊片沖壓,定位不好,模板有裂紋仍繼續生產。

                沖模失效形式:

                沖模失效形式主要為磨損失效、變形失效、裂紋失效和壓傷失效等。

                由于沖壓形態不同,工作條件不同,影響沖模壽命的因素是多方面的。下面就沖模的設計、制造及使用等方面進行綜合分析,并提出相應的改進措施。

                沖壓設備 :

                沖壓設備(如壓力機)的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好,沖模壽命大為提高。例如:復雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV,在普通開式壓力機上使用,平均復磨壽命為1~3萬次,而新式精密壓力機上使用,沖模的復磨壽命可達6~12萬次。尤其是小間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機,否則,將會降低模具壽命,嚴重者還會損壞模具。

                模具設計 :

                (1)、模具的導向機構精度

                準確和可靠的導向,對于減少模具工件的磨損,避免凸、凹模壓傷影響極大,尤其是小間隙沖裁模、復合模和多工位級進模則更為有效。為提高模具壽命,必須根據工序性質和零件精度等要求,正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。一般情況下,導向機構的精度應高于凸、凹模配合精度。

                (2)、模具(凸、凹模)刃口幾何參數

                形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響,而且對于模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質量和模具壽命。精度要求較高的,宜選較小的間隙值;反之則可適當加大間隙,以提高模具壽命。

                沖壓工藝 :

                (1)、沖壓零件的原材料。

                實際生產中,由于外壓零件的原材料厚度公差超標、材料性能波動較大、表面質量較差(如銹跡)或不干凈(如污垢)等,會造成模具磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此,應當注意:①盡可能采用沖壓工藝性好的原材料,以減少沖壓變形力;②沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等,并將原材料擦拭干凈,必要時應清除表面氧化物和銹跡;③根據沖壓工序和原材料種類,必要時可安排軟化處理和表面處理,以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。

                (2)、排樣與搭邊。

                不合理的往復送料排樣法以及過小的搭邊值往往會造成模具急劇磨損或凸、凹模壓傷。因此,在考慮提高材料利用率的同時,必須根據零件的加工批量、質量要求和模具配合間隙,合理選擇排樣方法和搭邊值,以提高模具壽命。

                模具材料

                正確選材是提高模具壽命的關鍵。如:化學成分、組織結構、硬度和冶金質量等。不同材質的模具壽命往往不同。為此,對于沖模材料提出兩項基本要求:①、材料的使用性能應具有高硬度和高強度,并具有高的耐磨性和足夠的韌性,熱處理變形小,有一定的熱硬性;②、工藝性能良好。沖模在加工制造過程一般較為復雜.因而必須具有對各種加工工藝的適應性,如可鍛性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、低的淬火裂紋敏感性和良好的磨削加工性等。通常根據沖壓件的材料特性、生產批量、精度要求等,選擇性能優良的模具材料,同時兼顧其工藝性和經濟性。

                熱加工工藝 :

                實踐證明.模具的熱加工質量對模具的性能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統計可知,因熱處理不當所引發模具失效“事故”約占40%以上。模具的淬火變形與開裂,使用過程的早期斷裂,多與摸具的熱加工工藝有關。

                (1)、鍛造工藝。這是模具制造過程中的重要環節。對于高合金工具鋼的模具,通常對材料碳化物分布等金相組織提出要求。此外,還應嚴格控制鍛造溫度范圍, 制定正確的加熱規范,采用正確的鍛造方法,以及鍛后緩冷或及時退火等。

                (2)、預備熱處理。視模具的材料和要求的不同分別采用退火、調質等預備熱處理工藝, 以改善組織,消除鍛造、毛坯的組織缺陷,改善加工性。高碳合金模具鋼經過適當的預備熱處理可消除網狀碳化物,使碳化物球化、細化,促進碳化物分布均勻性。這樣有利于保證淬火、回火質量,提高模具壽命。

                (3)、淬火與回火。這是模具熱處理中的關鍵環節。若淬火加熱時產生過熱,不僅會使工件造成較大的脆性,而且在冷卻時容易引起變形和開裂,嚴重影響模具壽命。沖模淬火加熱時特別應注意防止氧化和脫碳,應嚴格控制熱處理工藝規范,在條件允許的情況下,可采用真空熱處理。淬火后應及時回火,并根據技術要求采用不同的回火工藝。

                (4)、消除應力退火。模具在粗加工后應進行消應力退火處理,目的是消除粗加工所造成的內應力,以免淬火產生過大的變形或裂紋。對于精度要求高的模具,在磨削或電加工后還需經過消應力回火處理,有利于穩定模具精度,提高使用壽命。

                加工表面質量 :

                模具表面質量的優劣對于模具的使用壽命有著十分密切的關系。尤其是表面粗糙度對模具壽命影響很大,若表面粗糙度過大,在工作時會產生應力集中現象,并在其峰、谷間容易產生裂紋,影響沖模的耐用性,還會影響工件表面的耐蝕性,直接影響沖模的使用壽命和精度,為此,應注意以下事項:①、模具在加工過程中必須防止磨削燒傷表面現象,應嚴格控制磨削工藝條件和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進給量等參數);②、加工過程中應防止模具表面留有刀痕.夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會引起應力集中,成為斷裂的根源,造成模具早期失效;③采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工,獲得較小的表面粗糙度,提高模具使用壽命。

                表面強化處理 :

                為提高模具性能和使用壽命,模具表面強化處理應用越來越廣。常用的表而強化處理方法有:氮碳共滲、滲氮、滲硼、滲釩以及化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)和表面浸鍍碳化物法(TD)等。提高其耐疲勞強度,有利于模具壽命的提高。

                線切割變質層的控制 :

                沖模刃口多采用線切割加工。由于線切割加工的熱效應和電解作用,使模具加工表面產生一定厚度的變質層,造成表面硬度降低,出現顯微裂紋等,致使線切割加工的沖模易發生早期磨損,直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃,縮短模具使用壽命。因此,在線切割加工中應選擇合理的技術參數,盡量減少變質層深度,去掉變質層。

                正確使用和合理維護:

                為了保護正常生產,提高沖壓件質量,降低成本,延長沖模壽命,必須正確使用和合理維護模具,嚴格執行沖模“三檢查”制度(使用前檢查,使用過程中檢查與使用后檢查),并做好沖模與維護檢修工作。其主要工作包括模具的正確安裝與調試;嚴格控制凸模進入凹模深度;控制校正彎曲、冷擠、整形等;及時復磨、研光其刃口;注意保持模具的清潔和合理的潤滑等。模具的正確使用和合理維護,對于提高摸具壽命事關重大。

                總之,在模具設計、制造、使用和維護全過程中,應用先進制造技術和實行全面質量管理,是提高模具壽命的有效保證,并且致力于發展專業化生產,加強模具標準化工作,除零件標準化外,還有設計參數標準化、組合形式標準化、加工方法標準化等,不斷提高模具設計和制造水平。

               

               

                轉載《熱處理技術及應用》

             
             
                  
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