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沖壓/塑膠/五金模具開裂原因分析好文

作者:小陳

  為了滿足使用壽命,越來越多的模具制造偏向于硬模,即模具開粗后進行淬火加硬模芯,再進行精加工,往往開裂因此而發生。模具的選材方面,首先考慮的是力學性能及物理性能,如強度、強度、耐磨性等。在滿足前面的硬性條件下在考慮光潔度、焊接性能、尺寸穩定性、、耐磨性等要求;最后考慮防銹性能,因為模具材質選好后它的先天物理和力學性能是無法改變的基礎條件;光潔度、焊接性能、尺寸穩定性、、耐磨性是可以通過工藝而滿足。即鋼材強度和韌性無法后期提升或補救,而比如防銹性可以在后期進行防腐優化、尺寸穩定性可以選擇穩定性更高的模具專用氮氣彈簧替代普通彈簧,提高沖頭和模具其他配件的壽命及使用穩定性。本文本文在排除設計因素外從鋼材和熱處理、加工方面這三點進行探討分享:

20190401圖2.jpg

一、熱處理原因排除

①硬度不均勻,工件硬度偏差大不但拋光效果不良,應力大

②回火不足,造成殘留應力大,在后續加工或生產環境的應力疊加,應力大于鋼材的抗疲勞強度

③淬火后回火不及時或回火保溫時間不足、過燒,造成工藝缺陷,加熱或冷卻過快、淬火冷卻介質選擇不當、冷卻溫度過低、冷卻時間過長等

④預硬鋼淬火前未進行退火

⑤硬度過高,注意硬度和韌性是矛盾體,尋找合理的平衡區

⑥淬火時,過熱,造成晶粒粗,脫碳嚴重,馬氏體粗大,斷口粗晶,韌性、塑性低


二、鋼材原因

①選材不當,是否完全了解鋼材種類的特性符合使用要求,如復雜的型腔或者急冷急熱生產環境對韌性要求高,而選用了含鉻及含碳量高的鋼種,本來鋼材脆性大存在不足,再提高硬度更是下降了韌性風險更大,部分新型材料時效硬化鋼雖然含碳量及含鉻低,但是韌性差,應注意,慎重選用韌性高有保證的材料

②鋼材冶煉質量未達到要求,如純凈度低、白點、偏析等冶煉缺陷,

③軋制、鍛造缺陷,如疏松、碳化物集中形成塊狀、帶狀、網狀等

④性能差,達不到標準,晶粒粗大、原始組織存在嚴重碳化物偏析。

⑤鋼材內部裂紋或氣孔,應100%探傷避免

⑥鋼材出廠時殘留應力大,在加工及生產的應力疊加超出鋼材疲勞強度


三、加工因素

①大量放電加工產生較多的應力,應該采取去應力回火

②放電加工產生白亮層、脫碳等,應該清除,避免誘導開裂

③切削/磨削過熱,表面溫度高產生表面淬火,從而產生裂紋

④完全清除鋼材表面脫碳層,脫碳層帶有微裂紋,起到誘導開裂風險

⑤返修或翻新模具時需進行預熱、退火或高溫回火。


20190401圖1.jpg


合理選材和規范熱處理工藝尤為重要,由于市場品質良莠不齊,不但要選好口碑好的鋼材供應商,負責任及工藝保證的熱處理廠家也是衡量重點,選材方面根據實際使用要求合理選材,較多的模具制造仍然在選材方面停留在考慮不銹鋼方面來方便模具保養,但必然犧牲了韌性,需要慎重考慮鋼材的特性,在硬模如生產工程塑料或產能大的考慮選擇高硬度的預硬鋼或表面處理既可以保證鋼材的基體韌性又能提高表面硬度和防銹性能,國外已經擁有豐富的選材經驗是更多的選用預硬鋼,由于國外預硬鋼的熱處理技術比較成熟,既可縮短制模周期和二次加工成本,更重要的是避免熱處理風險,如世界領先的高強度鋼制造商瑞典SSAB鋼鐵集團在早十年前就已經推出TOOLOX拓達鋼,此鋼種出廠就可以提供被瑞典皇家工學院堪稱為高硬度與高韌性完美結合的鋼材,在高達45-48HRC的硬度下具有工模具鋼領域同況下超高的韌性和尺寸穩定性,而且幾乎沒有殘留應力,滿足高光精密模具要求,對模具制造帶來較大的效率和保障。在選材方面可以借鑒國外的經驗來規避風險和提升品質,在市場競爭激烈和訂單不飽和的前提下,更應通過提升產品質量、提高效率、降低維修率等方面考慮增值,鋼材和熱處理的成本不是最終影響競爭因素,但卻是品質的關鍵因素!

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