模具材料使用壽命

怎樣提高模具材料的使用壽命摘要：隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，模具的應(yīng)用越來越廣泛。但目前在我國的許多企業(yè)中，模具的使用壽命還比較低，僅相當(dāng)于國外的1/3?1/5。模具壽命低、工作部分精度保持性差，不僅會影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且會造成模具材料、加工工時等成本的巨大浪費(fèi)，大大增加產(chǎn)品的成本并降低生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的競爭力。研究表明：模具的使用壽命與熱處理不當(dāng)、選材不合適、模具結(jié)構(gòu)不合理、機(jī)械加工工藝不合理、模具潤滑不好、設(shè)備水平差等諸多因素有關(guān)。根據(jù)對大量失效模具的分析統(tǒng)計(jì)，在引起模具失效的各種因素中，熱處理不當(dāng)約占45%，選材不當(dāng)、模具結(jié)構(gòu)不合理約占25%，工藝問題約占10%；潤滑問題、設(shè)備問題等因素約占20%。因此，在模具設(shè)計(jì)和制造過程中，選用恰當(dāng)?shù)牟牧?，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，選擇合理的熱處理工藝，妥善安排模具各零件的加工工藝路線，改善模具的工作條件，都有利于提高模具的質(zhì)量和使用壽命。關(guān)鍵詞：模具材料使用壽命模具的使用壽命取決于模具的正確設(shè)計(jì)、制造和使用。其中，模具材料本身的特性及熱處理的結(jié)果，起著十分重要的作用。同時，材料金質(zhì)量對模具的性能也有很大影響。因此，只有具有合適的化學(xué)成分、優(yōu)異的冶金質(zhì)量并選擇合理的熱處理工藝才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。材料的化學(xué)成分決定了模具鋼的內(nèi)在機(jī)械性能，所以選擇正確的成分是影響模具使用壽命的重要因素。任何模具鋼最主要的成份元素指標(biāo)是其含碳量，碳含量影響鋼淬火后的硬度和耐磨性，只有碳含量足夠高時，合金元素鉻、釩、鎢和鈷才能提高鋼的耐磨性，同時也改進(jìn)耐熱性和紅硬性。合金元素硅和鎳提高模具鋼的韌性，硅還有提高耐熱性的作用。選用模具材料時，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)批量、工藝方法和加工對象進(jìn)行選擇。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)選用長壽命的模具材料，如硬質(zhì)合金，咼強(qiáng)韌、咼耐磨模具鋼（如YG15、YG20）；對小批量或新產(chǎn)品試制可采用鋅合金、鉍錫合金等模具材料；對于易變形、易斷裂失效的通用模具，需要選用高強(qiáng)度、高韌性的材料（如T10A）；熱鍛模則要選用具有良好的韌性、強(qiáng)度、耐磨性和抗冷熱疲勞性能的材料（如5CrMnMo）；壓鑄模要采用熱疲勞抗力高、高溫強(qiáng)度高的合金鋼（如3Cr2W8V）；塑料模具則應(yīng)選擇易切削、組織致密、拋光性能好的材料。此外，在設(shè)計(jì)凸模和凹模時，宜選用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具鋼（如T10A），凹模用高碳高鉻鋼（如Crl2、Crl2MoV）,模具使用壽命可提高5?6倍。模具的機(jī)械加工工藝是直接影響模具使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。由于模具零件的形狀多種多樣而且精度要求高，因此在加工過程中除了使用車床、銑床、刨床、鍤床和磨床等普通機(jī)械加工設(shè)備外，還需要應(yīng)用各種先進(jìn)設(shè)備，諸如電火花加工機(jī)床、電火花線切割加工機(jī)床和精密磨削機(jī)床等等。目前針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜且工藝要求特殊的模具，一種有別于傳統(tǒng)機(jī)械加工的新型加工方法——模具特種加工（電加工）也得到了快速發(fā)展。采用這種方法，不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工過程中施加明顯的機(jī)械力，而是直接利用電能、化學(xué)能、光能和聲能對工件進(jìn)行加工，以達(dá)到一定的形狀尺寸和表面粗糙度要求。加工實(shí)踐證明：采用正確的加工工藝，使高精度模具的型腔表面粗糙度改善一倍，就可使模具使用壽命提高50%。這一點(diǎn)對塑料模具尤為重要。近年來，隨著模具工業(yè)的發(fā)展，我國又自行開發(fā)了一些新型模具材料，現(xiàn)就國內(nèi)各類模具鋼成分的改變及質(zhì)量的優(yōu)劣對模具使用壽命的影響發(fā)表一些淺識。影響模具使用壽命的材料因素不僅和模具鋼的化學(xué)成分及其隨后采取的熱處理工藝有關(guān)，同時與冶煉鋼材的質(zhì)量有關(guān)，只有具有優(yōu)質(zhì)的模具鋼，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。因此，國內(nèi)外冶金廠家廣泛采用爐外精煉、真空處理、噴粉處理、電渣重熔等工藝降低鋼中的有害雜質(zhì)、氧、氫和夾雜物的含量。通過電渣重熔還能夠有效地改善鋼的低倍組織和致密度，提高材料的等向性和均勻性，減少偏析。對于特殊要求的模具材料則采用粉末冶金工藝生產(chǎn)的粉末高速鋼和粉末高合金模具鋼，可以更好地改善鋼的組織和性能，提高模具的使用壽命。由于模具制造多為單件生產(chǎn)，精度要求高，生產(chǎn)周期長，成本高，勞動強(qiáng)度大，而我國中小型企業(yè)普遍存在加工設(shè)備精度低、高級.技工短缺、材料工藝欠合理等問題，致使模具制造質(zhì)量差，精度低，使用壽命短，給均衡生產(chǎn)帶來很大影響。為緩解因使用壽短引起的模具供不應(yīng)求的緊張局面，我們在深入分析現(xiàn)有工藝路線的基礎(chǔ)上，對一模具選材及相應(yīng)工藝作了較大改進(jìn)，取得了顯著效果。應(yīng)用實(shí)踐表明，SCrMll入46合金工具鋼材料適用于多種復(fù)雜型腔的熱固塑料壓型模的制作，可避免模具因二次回火脆性產(chǎn)生裂紋而報(bào)廢，僅此一點(diǎn)就使模具壽命提高5~10倍，節(jié)約了貴重的合金鋼材，減少了生產(chǎn)安排失調(diào)的可能性，給產(chǎn)品開發(fā)、擴(kuò)大再生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。目前已有廠家采納了這種材料及工藝，效果明顯。通過以上分析可以看出，模具使用壽命的重要因素是和模具鋼的化學(xué)成分及其所決定的鋼的強(qiáng)度、韌性耐磨性、熱穩(wěn)定性等有關(guān)，同[3][3]徐進(jìn)等.模具材料應(yīng)用手冊$機(jī)械工業(yè)出版社，2001;時與冶金質(zhì)量也有很大關(guān)系。因此，為提高模具使用壽命，作為制造業(yè)，必須正確地設(shè)計(jì)模具、精確地制造模具、合理的使用模具及其熱處理工藝，同時應(yīng)該根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要選擇高質(zhì)量的合適鋼材并選擇合理的熱處理工藝，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能，提高模具的使用壽命。作為冶金行業(yè)，必須根據(jù)模具生產(chǎn)水平的不斷提高，在鋼材的品種和質(zhì)量上狠下功夫，不斷研發(fā)適應(yīng)模具行業(yè)發(fā)展的