Z型直角掛板模具開裂問題

文/孫小玲

Z型直角掛板模具開裂問題

文/孫小玲

錦州市電力線路器材有限公司 遼寧省 錦州市 121012

電力金具常用的聯(lián)結(jié)金具有很多種，其中Z型直角掛板(以下簡(jiǎn)稱為掛板）最為常用，這種掛板在加工過程中，模具有開裂的現(xiàn)象，不但影響了加工速度，同時(shí)也增加了成本。為此，對(duì)直角掛板模具外觀進(jìn)行了觀察和研究，對(duì)模具的材質(zhì)進(jìn)行了化學(xué)分析，提出了改進(jìn)的措施，有效地緩解了這一現(xiàn)象，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本。

Z型直角掛板；模具；開裂；改進(jìn)措施

各個(gè)電力金具生產(chǎn)廠家在加工掛板時(shí)基本全部采用熱鍛工藝生產(chǎn)。

該掛板采用35#材料鍛造，加工工序?yàn)橄铝稀訜徨懺?--銑型加工---鉆孔---打磨去刺---拋光----鍍鋅----組裝。其中加熱鍛造是關(guān)鍵過程。在生產(chǎn)過程中，摩擦壓力機(jī)加熱鍛造了幾百個(gè)掛板后，鍛模的下模就會(huì)出現(xiàn)開裂而報(bào)廢，致使生產(chǎn)成本高，影響生產(chǎn)效率。針對(duì)以上問題，本文對(duì)模具下模的開裂原因進(jìn)行了探討，并提出了一系列合理化的建議。

1 外觀觀察

經(jīng)過幾次模具的開裂位置，我們發(fā)現(xiàn)基本都發(fā)生在模具型腔的拐角處，從型腔一直延伸到模具的外圍，表面無明顯變形及腐蝕。

2 化學(xué)成分檢驗(yàn)

采用直讀光譜儀對(duì)開裂模具進(jìn)行了化學(xué)成分分析，結(jié)果如表1所示

表1 開裂模具的化學(xué)成分分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

3 分析與討論

通過上述化學(xué)成分分析結(jié)果可以看出，該直角掛板鍛模材料化學(xué)成分符合5CrNiMo 鋼標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的反復(fù)觀察與分析，造成下模失效的原因有：

（1）材料的性能。該模具材料采用的是熱作模具鋼5CrNiMo，該材料的塑性、韌性性能良好，尺寸效應(yīng)不敏感。由于碳化物形成元素含量不高，二次硬化效應(yīng)弱，故熱穩(wěn)定性較差，熱強(qiáng)性不高，通常在400℃以下工作可保持較高的強(qiáng)度，超過400℃時(shí)強(qiáng)度便急劇下降[1]。直角掛板在鍛造過程中，往往需將坯料加熱到1000℃以上，終鍛溫度也在700℃---800℃之間，造成模具的硬度急劇下降。合模時(shí)，下模承受很大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致下模的開裂。

（2）模具開裂部位位于模具型腔的拐角處，說明該處強(qiáng)度不夠，可能是由于產(chǎn)品拐角處的圓角太小，使該處的內(nèi)應(yīng)力增大，在模具拐角處易造成應(yīng)力集中，即局部產(chǎn)生高應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋[2]。

（3）坯料下料的長(zhǎng)度不夠準(zhǔn)確。坯料太長(zhǎng)，則鍛壓成型時(shí)會(huì)導(dǎo)致型腔拐角處受擠壓嚴(yán)重，很難退料，若強(qiáng)行退料，會(huì)造成模具表面損壞，模具強(qiáng)度下降。

（4）直角掛板的熱鍛沒有采用預(yù)鍛工序。由于此掛板的尺寸偏大，在終端模具上難以一次成型，往往需要二次甚至多次沖壓，但此時(shí)坯料已降溫變硬，使沖壓工件的沖壓力增大，震裂模具。因此熱鍛時(shí)應(yīng)先在預(yù)鍛模具上將坯料加工成接近產(chǎn)品尺寸的坯料，然后再經(jīng)終鍛模具一次成型。

（5）坯料加熱溫度不夠，使坯料鍛壓部分太硬，鍛壓時(shí)模具與坯料硬碰硬，造成模具受力過大而開裂。

針對(duì)上述原因的分析，我們做出了以下相應(yīng)的對(duì)策：

（1）從使用情況來看，下模的損壞主要是突然開裂，而不是因下模過熱造成模腔邊緣下塌變形這說明它的導(dǎo)熱性差不是下模損壞的主要原因。因此我們繼續(xù)采用熱作模具鋼5CrNiMo，但是對(duì)其熱處理做出相應(yīng)的調(diào)整，即適當(dāng)降低其回火溫度，提高模具的硬度。

（2）由于產(chǎn)品拐角處的圓角太小，使該處的內(nèi)應(yīng)力增大，在模具拐角處易造成應(yīng)力集中，即局部產(chǎn)生高應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋，針對(duì)以上情況，我們修改了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，加大了過渡圓角，這樣既不影響安裝性能，又能很好的避免由于圓角過小導(dǎo)致模具開裂的情況。

（3）多次精確計(jì)算求平均值，并且從小尺寸開始試模，慢慢遞增，找到一個(gè)最合適的尺寸，減小對(duì)模具的損傷。

（4）在終鍛之前增加一個(gè)預(yù)鍛的工序，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的預(yù)鍛模，在400KG空氣錘上先預(yù)鍛到接近的尺寸，然后放入終鍛型槽中熱鍛。

（5）采用紫外測(cè)溫儀等先進(jìn)設(shè)備對(duì)加熱坯料進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證坯料加熱到既定的溫度。

此外，模具在加工產(chǎn)品前的預(yù)熱也是一個(gè)重要的原因，模具往往會(huì)由于預(yù)熱不足而導(dǎo)致開裂。

經(jīng)過上述一系列的改進(jìn)措施，模具開裂的情況得到了有效地緩解，大大的提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)模具開裂的原因進(jìn)行分析研究，研究總結(jié)制定出避免模具開裂的對(duì)策，有效的緩解模具開模的現(xiàn)象，從而避免因模具損壞而影響生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，降低模具損耗和生產(chǎn)成本。

[1]孫友余等.模具手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996

[2]朱偉恒，朱繁康，冼酷元等．4Cr5MoSiV1鋼制熱擠壓模開裂失效分析［J］.熱處理，2011，2

孫小玲（1981—），女，遼寧省錦州人，工程師，大學(xué)本科。從事電力金具技術(shù)方面的工作多年。