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磨削对模具寿命的影响
发布日期:2017-01-10     来源:第一压铸     浏览次数:
核心提示:我国模具工业发展到今天确实取得了长足的进步,但大型、精密、长寿命模具仍然与国外先进水平有较大的差距,本文就模具的寿命及与之相关连的失效问题谈一点意见。

我国模具工业发展到今天确实取得了长足的进步,但大型、精密、长寿命模具仍然与国外先进水平有较大的差距,本文就模具的寿命及与之相关连的失效问题谈一点意见。

1.我国与国外在模具寿命上的比较

模具类别国内水平国外水平

压铸模:

锌锡压铸模20-30万次100-300万次

铝压铸模20万次100万次

铜压铸模1万次10万次

黑色金属压铸模1500次1-2万次

塑料注射模:

非淬火钢模10-30万次10-60万次

淬火钢模50-100万次200-500万次

冲模:

合金钢制冲模总寿命100-400万次500-1000万次

硬质合金制冲模总寿命 1-2亿次100-300万次/刃磨一次2-3亿次500-1000万次/刃磨一次

锻模:

普通锻模1万次左右2.5万次

精锻模0.5-1万次1-1.5万次

玻璃模10-30万次30-60万次

2.模具损伤的基本形成

为提高模具寿命,经对已失效的模具进行分析,模具损伤的形式主要有:塑性变形、磨损、疲劳及冷热疲劳、断裂及开裂、腐蚀。模具在服役过程中可能同时出现多种损坏形式,各种损伤之间又相互渗透、相互促进,各自发展,直到用模具生产出来的产品为废品,则模具失效。要提高模具寿命(服役寿命)必须对导致模具损伤的原因及各种影响因素进行认真分析,制定克服的办法和措施。

3.影响模具失效的因素:

(1)模具结构

(2)模具材料

(3)冷热加工的制造工艺 A、锻造 B、热处理 C、切削加工 D、磨削加工、电加工

(4)模具工作条件

磨削加工对模具寿命的影响未引起人们的充分重视,由于不正确的磨削工艺,造成工件表面烧伤、磨削裂纹、磨削痕及磨削应力,这是后续工序及模具在服役期间的机械疲劳,冷热疲劳产生裂纹的萌生源,严重影响其工作寿命。

(1)磨削时,砂轮与工件为弧面接触,砂轮切削时工件产生塑性变形及砂轮与工件间剧烈的摩擦阻力,从而在砂轮与工件间形成大小相等,方向相反的磨削力,同时由于表层材料塑性变形时使工件材料内部金属分子之间产生相对移对,形成内摩擦而发热,砂轮和工件之间外摩擦也产生热量,这种磨削热在磨削区会产生局部瞬时达1000℃的高温,而砂轮是不易传热的,所以80%的热传入工件和磨屑,而金属在固态下随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格,发生金相组织的转变,在磨削淬硬钢时,冷却充分,表面层产生二次淬火,部分残余奥氏体转变为马氏体,而马氏体比容较大,比容增加,表面产生压应力,如果磨削冷却不好,或不用冷却液,表面产生回火,发生马氏体转变,表面产生拉应力(如γ-Fe转变为α-Fe时铁的体积会膨胀1%),这些应力(残余应力可达到500-1000MPa即500-1000kg/mm2),如果超过材料的屈服极限时,便产生磨削裂纹,另外热处理淬火后模具未立即回火,淬火温度过高,有网状碳化,回火后未回火马氏体或残余奥氏体过多,在磨削时都会产生相变,发生应力使工件表层产生裂纹。磨削裂纹是一种很细的表面裂纹,它多与磨削方向垂直,有时也呈网状,其深度在0.03mm以内。

(2)磨削时不正确的磨削和热处理工艺,在磨削后,引起工件表面退火、烧伤、磨削裂纹和残余应力,致使工件变形。模具疲劳失效的主要原因是应力集中和循环载荷。而模具正常是在高强度和低塑料状态下服役,模具在循环载有作用下,微裂纹扩长最后导致疲劳失效。

(3)减少磨削缺陷的措施。产生磨削裂纹和残余应力的因素很多,主要从工艺系统中找。

首先是合理选择磨削用量,而磨削深度,是影响磨削热的主要因素,提高工件与砂轮的速度也可减少切削热的发生,其次是合理选择和修整砂轮,采用白刚玉的砂轮较好,它的性能硬而脆,且易产生新的切削刃,因此切削力小磨削热就小,在粒度上使用中等粒度,如46号60号较好,在砂轮硬度上采用中软和软(ZR1、ZR2和R1、R2),即粗粒度、低硬度的砂轮自励性好方可降低切削热。在磨削中还要注意勤于修整砂轮,保持磨削刃的锋利。再有就是合理使用冷却润滑液,发挥冷却,洗涤,润滑的三大作用,保持冷却润滑清洁,从而控制磨削热的增加,使磨削热在允许范围内,这样防止了工件热变形。第四方面要将热处理后的淬火应力降低到最低限度,因为淬火应力、网状碳化组织在磨削力的作用下,组织产生相变极易使工件产生裂纹。对于高精度模具为了消除磨削的残余应力在磨削后应进行低温时效处理以提高韧性。

总之模具在制造时要充分重视磨削工序,将磨削微裂纹和残余应力降低最低限度,用以提高模具的使用寿命。

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