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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 提高模具使用壽命的實用方法 [打印本頁]

作者: 路大叔    時間: 2007-12-24 15:18
標(biāo)題: 提高模具使用壽命的實用方法
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,,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,,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)計和制造過程中,,選用恰當(dāng)?shù)牟牧希侠碓O(shè)計模具結(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,。/ c7 ]- P, X$ K* |
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1.合理選用模具材料) }; b7 w2 `, L" W) a
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1.1   模具材料的選用
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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,,高強(qiáng)韌,、高耐磨模具鋼(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Cr12,、Cr12MoV),模具使用壽命可提高5~6倍,。7 P; h7 R5 }( ^7 b) |. @3 [8 [

" m# |  x7 ]( g+ V1.2 合理的模具結(jié)構(gòu)
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( a/ U) t# W, o- p) }& H模具設(shè)計的原則是保證足夠的強(qiáng)度,、剛度、同心度,、對中性和合理的沖裁間隙,,并減少應(yīng)力集中,以保證由模具生產(chǎn)出來的零件符合設(shè)計要求,。因此對模具的主要工作零件(如沖模的凸,、凹模,注塑模的動,、定模,,模鍛模的上、下模等)要求其導(dǎo)向精度高,、同心度和對中性好以及沖裁的間隙合理,。' C! C! a2 [0 W+ |- W" B, p
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在進(jìn)行模具設(shè)計時,應(yīng)著重考慮的是:
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①設(shè)計凸模時必須注意導(dǎo)向支撐和對中保護(hù)。特別是設(shè)計沖小孔凸模時采用自身導(dǎo)向結(jié)構(gòu),,可延長模具壽命,。
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. {9 N& w) E5 \5 l8 D②對夾角、窄槽等薄弱部位,,為了減少應(yīng)力集中,,要以圓弧過渡,圓弧半徑R可取3~5mm,。
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7 W+ X8 n4 T% ~9 Z③對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu),,也可減少應(yīng)力集中。8 y5 n/ O5 i% e# q) |! c
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④合理增大間隙,,改善凸模工作部分的受力狀態(tài),,使沖裁力、卸件力和推件力下降,,凸,、凹模刃口磨損減小。
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0 @: N# X: b+ ?8 [: @1 K" t0 `2.模具的熱處理工藝
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從模具失效分析得知,,45%的模具失效是由于熱處理不當(dāng)造成的,。眾所周知,磨損,、粘結(jié)均發(fā)生在表面,,疲勞、斷裂也往往從表面開始,,因此對模具表面的加工質(zhì)量要求非常高,。但實際上由于加工痕跡的存在,熱處理時表面氧化脫碳也在所難免,。因而,,模具的表面性能反而比基體差,。采用熱處理新技術(shù)是提高模具性能的經(jīng)濟(jì)而有效的重要措施,。模具熱處理工藝包括基體強(qiáng)韌化和表面強(qiáng)化處理�,;w的強(qiáng)韌化在于提高基體的強(qiáng)度和韌性,,減少斷裂和變形。表面強(qiáng)化的主要目的是提高模具表面的耐磨性,、耐蝕性和潤滑性能,。
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1 Y  w' O8 ?# i2.1   模具的整體強(qiáng)韌化工藝3 y0 k9 r& y: @
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模具既要具有優(yōu)良的整體強(qiáng)韌化性能,又要具有優(yōu)異的型腔表面性能,,這樣才能提高模具使用壽命,,為了達(dá)到這個要求,出現(xiàn)了在對模具整體強(qiáng)韌化的基礎(chǔ)上再進(jìn)行表面強(qiáng)化的各種處理工藝:對普通冷作模具鋼,,采用低溫淬火與低溫回火處理,可收到增強(qiáng)韌性,、減少脆性與拆斷的良好效果,;對熱作模具鋼,采用高溫淬火與高溫回火處理,可顯著提高熱作模具鋼的強(qiáng)韌性和熱穩(wěn)定性,。例如,,對于3Cr2W8V材料制成的壓鑄模,采用400℃~500℃及800℃~850℃的兩次預(yù)先正火而后進(jìn)行高溫淬火,、回火處理,,可提高韌性40%,模具壽命可提高1倍,。( x; f, Q/ ~4 E7 r
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除此之外,,還可采用形變熱處理。形變熱處理是把鋼的強(qiáng)化與相變強(qiáng)化結(jié)合起來的一種強(qiáng)韌化工藝,。形變熱處理的強(qiáng)韌化本質(zhì)在于獲得細(xì)小的奧氏體晶粒,、細(xì)化馬氏體增加了馬氏體中的位錯密度并形成胞狀亞結(jié)構(gòu),同時促進(jìn)碳化物的彌散硬化作用,。
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0 z; D6 k5 V5 q4 E% U0 w2.2   模具的表面強(qiáng)化熱處理. ^5 R8 `8 U# A- Y4 D0 _% A

: c% x$ B( |5 d1 W3 k/ d0 Z; D模具表面強(qiáng)化處理工藝主要有氣體軟氮化法,、離子氮化法、電火花表面強(qiáng)化法,、滲硼法,、TD法、CVD法,、PVD法,、激光表面強(qiáng)化法、離子注入法,、等離子噴涂法等等,。
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- J$ L% a+ O) S' N  U①氣體軟氮化:使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子,被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴(kuò)散,,形成氮化層,。模具經(jīng)氮化處理后,表面硬度可達(dá)HV950~1200,使模具具有很高的紅硬性和高的疲勞強(qiáng)度,并提高模具表面光潔度和抗咬合能力。8 D; e& T/ X! Q0 w! l+ a+ C

9 R! v% a2 S* F& s( d( C- }②離子氮化:將待處理的模具放在真空容器中,,充以一定壓力的含氮氣體(如氮或氮,、氫混合氣),然后以被處理模具作陰極,,以真空容器的罩壁作陽極,,在陰陽極之間加上400~600伏的直流電壓,陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電,,容器里的氣體被電離,,在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場的作用下,正離子沖向陰極,以很高速度轟擊模具表面,,將模具加熱,。高能正離子沖入模具表面,獲得電子,變成氮原子被模具表面吸收,,并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層,。應(yīng)用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。
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③電火花表面強(qiáng)化:這是一種直接利用電能的高能量密度對模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理的工藝,。它是通過火花放電的作用,把作為電極的導(dǎo)電材料溶滲進(jìn)金屬工件表層,,從而形成合金化的表面強(qiáng)化層,使工作表面的物理,、化學(xué)性能和機(jī)械性能得到改善,。例如采用WC、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強(qiáng)化高速鋼或合金工具鋼表面,,可形成顯微鏡硬度HV1100以上的耐磨,、耐蝕和具有紅硬性的強(qiáng)化層,使模具的使用壽命明顯得到提高,。電火花表面強(qiáng)化的優(yōu)點是設(shè)備簡單,、操作方便,處理后的模具耐磨性提高顯著,;缺點是強(qiáng)化表面較粗糙,,強(qiáng)化層厚度較薄,強(qiáng)化處理的效率較低,。; H& ?2 \6 ~6 o1 P3 d: }2 X6 u2 s' S. Z" t
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④滲硼:由于滲硼層具有良好的紅硬性,、耐磨性,通過滲硼能顯著提高模具表面硬度(達(dá)到HV1300~2000)和耐磨性,,可廣泛用于模具表面強(qiáng)化,,尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存在著較大的脆性,,這也限制了它的應(yīng)用,。3 _( m2 y  M, j: s: o4 J; a
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⑤TD熱處理:在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝,將硼砂放入坩堝加熱熔化至800℃~1200℃,,然后加入相應(yīng)的碳化物形成粉末(如鈦,、鋇,、鈮,、鉻),再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫1~2小時,,加入元素將擴(kuò)散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)形成碳化物層,,所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。3 Z6 f. s4 f' r' a0 ?5 D
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⑥CVD法(化學(xué)氣相沉積):將模具放在氫氣(或其它保護(hù)氣體)中加熱至900℃~1200℃后,以其為載氣,,把低溫氣化揮發(fā)金屬的化合物氣體如四氯化鈦(TiCI4)和甲苯CH4(或其它碳?xì)浠衔?蒸氣帶入爐中,,使TiCI4中的鈦和碳?xì)浠衔镏械奶迹ㄒ约颁摫砻娴奶挤郑┰谀>弑砻孢M(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而生成一層所需金屬化合物涂層(如碳化鈦),。
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⑦PVD法(物理氣相沉積):在真空室中使強(qiáng)化用的金屬原子蒸發(fā),,或通過荷能粒子的轟擊,在一個電流偏壓的作用下,,將其吸引并沉積到工件表面形成強(qiáng)化層,。利用PVD法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦,、氧化鋁等多種化合物
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⑧激光表面強(qiáng)化:當(dāng)具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經(jīng)過黑化處理的模具工作表面時,,將使模具工作表面在很短時間內(nèi)由于吸收激光的能量而急劇升溫。當(dāng)激光束移開時,,模具工作表面由基材自身傳導(dǎo)而迅速冷卻,,從而形成具有一定性能的表面強(qiáng)化層,其硬度可提高15~20%,,此外還具有淬火組織細(xì)小,、耐磨性高、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點,。3 k% e( Z" m2 }
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⑨離子注入:利用小型低能離子加速器,,將需要注入元素的原子,在加熱器的離子源中電離成離子,,然后通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱,,成為高速離子流,再經(jīng)過磁分析器提煉后,,將離子束強(qiáng)行打入置于靶室中的模具工作表面,,從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度,降低表面摩擦系數(shù),,最終提高工件的使用壽命,。5 f0 u' g. T  _5 b  i2 T

  v7 A3 u* m. j; n: i& ^- F% o3.模具的機(jī)械加工工藝
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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%,。這一點對塑料模具尤為重要,。
作者: 江山如畫    時間: 2008-2-1 14:26
標(biāo)題: 提高模具使用壽命的實用方法
具體 全面 實用
作者: 鴨綠江    時間: 2008-2-1 14:42
非常詳細(xì),實用,。
2 f( t. [; {# h( T3 @/ r謝謝,!
作者: 零點精密    時間: 2008-2-2 09:55
比較全面,并且有很多是目前國際高科技的方法.. v0 z7 \7 B' N: l
我認(rèn)為.提高模具的壽命.要從設(shè)計到使用后的保養(yǎng)和維修每一個過程都很重要.
8 M: T2 K* L1 M0 S4 r; W# F為什么德國,日本的模具壽命長,是因為他們的所有流程都一絲不茍的走國際標(biāo)準(zhǔn).
作者: jueves    時間: 2008-2-27 16:46
很實用,要好好學(xué)習(xí),,謝謝樓主
作者: 新手-初學(xué)者    時間: 2008-2-28 14:40
比較全面 詳細(xì)
' l1 j+ i& I* V7 u8 W( V0 @5 f謝謝,!
作者: wangqiaoling    時間: 2008-3-4 13:54
謝謝了,很實用,,也很全面的
作者: Edi_wang    時間: 2008-3-4 18:06
比下載來的實用多了,謝謝少校!!
作者: filai    時間: 2008-6-15 23:24
標(biāo)題: 請問珠海附近有沒有這樣的廠家
請問珠海附近有沒有這樣的廠家
作者: clp526    時間: 2008-6-19 18:55
經(jīng)驗寶貴,,謝謝分享




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