提高沖壓模具使用壽命的方法探討

馬文濤

摘 要：沖壓模具是目前制造業(yè)當(dāng)中應(yīng)用廣泛的一種制造方法，但是我國(guó)目前的沖壓模具生產(chǎn)水平并不理想，和西方發(fā)達(dá)國(guó)家之間還存在著一段差距，特別是在沖壓模具的使用壽命上比較短，使用壽命短會(huì)直接影響產(chǎn)品的使用，同時(shí)會(huì)直接影響我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，因而如何有效提升沖壓模具的使用壽命就非常重要，本文主要對(duì)沖壓模具的使用壽命提升方法進(jìn)行了分析探討，以期能夠?qū)_壓模具發(fā)展起一定的作用。

關(guān)鍵詞：沖壓模具 壽命 方法措施

中圖分類號(hào)：TG385.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（b）-0097-02

當(dāng)前，我國(guó)制造業(yè)中沖壓模具的使用非常頻繁，尤其是在汽車制造業(yè)當(dāng)中沖壓模具是汽車制造的關(guān)鍵。沖壓模具使用壽命的提升是非常綜合性的問題，需要從多個(gè)方面對(duì)沖壓模具使用壽命的影響因素進(jìn)行分析，采取針對(duì)性的措施來不斷提升模具的使用壽命。

1 沖壓模具磨損情況

磨損失效是目前比較常見的沖壓模具失效形式，在模具在沖壓過程中產(chǎn)生的磨損造成的失效，一般來說在沖壓過程中可能產(chǎn)生的磨損包括刃口鈍化、表面出現(xiàn)溝痕、棱角變圓等，而出現(xiàn)磨損失效的原因主要可以從以下幾點(diǎn)上來分析，一是由于硬度不足導(dǎo)致模具在沖壓過程中和物料發(fā)生接觸，他們之間因?yàn)闆_壓力產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致沖壓模具拉傷失效；二是模具對(duì)物料進(jìn)行沖壓的時(shí)候，物料會(huì)因?yàn)閴毫τ行┧樾嫉袈湎聛恚樾加衷谖锪虾湍＞咧g就會(huì)產(chǎn)生摩擦，從而加劇模具的磨損程度，導(dǎo)致模具出現(xiàn)失效的問題；三是由于光潔度不足模具在沖壓的過程中表面沾上坯料金屬，這些金屬灰對(duì)物料產(chǎn)生一定的作用，導(dǎo)致物料尺寸發(fā)生變化，從而導(dǎo)致產(chǎn)品拉傷失效的出現(xiàn)。

2 沖壓模具使用壽命的影響因素

在當(dāng)前階段，要解決沖壓模具的使用壽命問題，首先應(yīng)該對(duì)熱處理工藝和選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行解決，這樣才有可能不斷提升沖壓模具的使用壽命，具體來說對(duì)沖壓模具使用壽命產(chǎn)生因素具體包括以下幾點(diǎn)：

2.1 沖壓模具的材料選擇

在模具本身的材料選擇上對(duì)模具壽命的影響也是非常明顯的，物料本身的金屬屬性會(huì)直接影響模具的強(qiáng)度要求，并且對(duì)模具材料產(chǎn)生一定的影響，在沖壓的過程中模具會(huì)受到?jīng)_擊、振動(dòng)和高強(qiáng)壓力等影響，導(dǎo)致模具容易出現(xiàn)相應(yīng)的隱患，縮短使用壽命。

2.2 沖壓模具的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響

一是模具結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)合理與否會(huì)直接影響模具的使用壽命，如果其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理會(huì)直接導(dǎo)致用力方向不集中從而使模具在沖壓過程中發(fā)生變形；二是沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能太過復(fù)雜，如果太過復(fù)雜就會(huì)使得模具發(fā)生磨損變形的可能性加大，從而降低模具的使用壽命；三是沖壓參數(shù)的設(shè)置會(huì)對(duì)模具本身的使用壽命產(chǎn)生較大影響。

2.3 模具熱處理影響

沖壓模具在沖壓的時(shí)候還要接受熱處理，熱處理的方式會(huì)直接有影響沖壓模具的使用壽命。首先是在淬火階段，由于加熱溫度比較高導(dǎo)致模具出現(xiàn)過熱和過燒的情況，而使得模具本身的韌性減弱，這樣在長(zhǎng)期使用過程中模具就會(huì)因?yàn)轫g性不足而發(fā)生開裂。同時(shí)，淬火溫度如果過低的話也會(huì)使得模具本身的耐磨性下降，那么模具就會(huì)發(fā)生磨損失效，因而在進(jìn)行熱處理的時(shí)候需要對(duì)模具進(jìn)行一定的防護(hù)，如果防護(hù)不到位就會(huì)使得其表面形成一定的氧化層，導(dǎo)致模具的耐磨性出現(xiàn)降低。再者，淬火降溫時(shí)，要特別注意，淬火溫度冷卻過快和油溫過低都會(huì)導(dǎo)致淬火裂紋。最后是回火階段，回火階段的主要作用是消除淬火產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，回火溫度太低將會(huì)導(dǎo)致模具韌性降低，進(jìn)而產(chǎn)生早期斷裂。

3 提升沖壓模具使用壽命的方法

3.1 合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理對(duì)于延長(zhǎng)使用壽命具有重要作用，而且合理的結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槟＞咴谡Ｊ褂眠^程中不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中或者是被沖壓破裂的情況出現(xiàn)，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要讓模具各個(gè)部分的應(yīng)力都均勻分布，這樣才能夠避免大應(yīng)力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致使用壽命縮短。因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：一是在對(duì)凸模進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到保護(hù)和導(dǎo)向支撐的影響，對(duì)于尺寸較小的模具而言一定要使用模具本身的導(dǎo)向和保護(hù)結(jié)構(gòu)；二是在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免應(yīng)力過度集中，對(duì)于夾角或者是窄槽的部分則可以用圓弧結(jié)構(gòu)進(jìn)行過度；三是在進(jìn)行凹模設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該結(jié)構(gòu)上稍微復(fù)雜一些，這樣能夠避免應(yīng)力出現(xiàn)過度集中的情況；四是在設(shè)計(jì)的時(shí)候合理選擇模具尺寸，尤其是圓角半徑的選擇要合理。模具在成型的過程中成形力和坯料料都會(huì)受到圓角半徑影響，因而對(duì)于圓角半徑的選擇要合理這樣才能夠有效提升沖壓模具的使用壽命。

3.2 合理選材及熱處理

模具的模座一般都是HT300，工作部分一般根據(jù)材料厚度分兩種，一種是材料厚度小于1.2mm，一般稱為薄板模具，拉延模工作部位一般選用MoCr、QT700合金、GGG70L和GM246等合金鑄鐵，淬火方法為火焰淬火，硬度可達(dá)到HRC53-57，后續(xù)模具一般采用7CrSiMnMoV、D2、ICD5等材料，淬火方法為火焰淬火，硬度可達(dá)到HRC56-58；一種是材料厚度大于等于1.2mm，一般稱為厚板模具，拉延模、修邊模及翻邊整形模的材料一般采用Cr12MoV或SKD11，淬火方法為整體真空淬火，硬度可達(dá)到HRC58-62，可根據(jù)模具的實(shí)際使用情況進(jìn)行表面處理。另外沖壓模具上用的較多的材料還有Q235和S45C，Q235無淬火性能，S45C通常稱為45號(hào)鋼，有兩種淬火工藝，一是調(diào)質(zhì)，韌性較好，硬度可達(dá)到HRC30-34，一般用在側(cè)銷、形成限位螺釘?shù)阮l繁受力部件，二是淬火、硬度稍高，硬度可達(dá)到HRC38-42，一般用在氮?dú)鈴椈身攭K、調(diào)整塊等需要一定硬度的部件。

3.3 對(duì)模具表面進(jìn)行強(qiáng)化

為了有效延長(zhǎng)模具的使用壽命需要對(duì)模具表面進(jìn)行強(qiáng)化，一般來說有兩種強(qiáng)化方法，第一種是電火花強(qiáng)化方法，一般用在拉延模具型面表面，將硬質(zhì)合金鋼作為電極在沖壓時(shí)產(chǎn)生電火花，釋放出部分電能，是的硬質(zhì)合金鋼的電極熔化后進(jìn)入到模具表面，從而在模具表面形成強(qiáng)化膜，通常稱為電鍍表面處理，這層強(qiáng)化膜會(huì)讓模具表面物理性能得到改善，從而有效提升沖壓模具的使用壽命。如某公司的鍍鉻處理，鍍膜厚度可達(dá)到0.07～0.2mm，表面硬度可達(dá)到HV850以上，而未鍍鉻的材料硬度只有HV560，此種方法可提高模具使用壽命3～5倍。第二種是化學(xué)強(qiáng)化法，一般用在坯料厚度為1.5mm以上的模具的翻邊整形鑲塊表面，通常叫做PVD或TD。即采用滲硼或是滲氮處理的方法，經(jīng)過處理之后能夠在模具表面形成堅(jiān)硬的保護(hù)層，表面硬度和光潔度可得到明顯提升，處理后表面硬度可達(dá)到HV3200左右，光潔度可達(dá)到鏡面效果，使用壽命可提高8倍以上，降低不良率10%，節(jié)約了反復(fù)修模上模，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3.4 正確的保護(hù)和維護(hù)

在使用模具的過程中要先對(duì)模具的雜物或異物進(jìn)行清理，并且要對(duì)機(jī)械內(nèi)部的潤(rùn)滑情況進(jìn)行檢查，并且要定期對(duì)模具壓力機(jī)的精度進(jìn)行標(biāo)定，在安裝沖壓模具的時(shí)候要嚴(yán)格按照一定的安裝程序來進(jìn)行。如果沒有導(dǎo)向裝置，那么在安裝的時(shí)候需要對(duì)上下模配合部位的間隙進(jìn)行一定的調(diào)整。沖壓時(shí)要保證坯料表面清潔，并可以適當(dāng)涂抹一定潤(rùn)滑劑，及時(shí)檢查刃口，及時(shí)修理更換磨損度較大的刃口。

4 結(jié)語(yǔ)

沖壓模具對(duì)汽車制造來說是非常重要的環(huán)節(jié)，而提升沖壓模具使用壽命的方法有很多，不同的處理方式對(duì)模具壽命也會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因而在實(shí)際的生產(chǎn)處理過程中，模具維修人員需要在實(shí)際操作的時(shí)候要根據(jù)具體情況來采用不同的措施，這樣才能夠保證沖壓模具的日常使用和沖壓模具的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 任忠曙，肖賀，趙永星.沖壓模具壽命管理分析[J].模具制造，2017（6）：8-9.

[2] 黃曉猛.影響沖壓模具使用安全性能的主要因素分析[J].有色金屬與稀土應(yīng)用，2016（4）：11-15.

[3] 姜永超.提高沖壓模具使用壽命的措施[J].工程技術(shù)：全文版，2016（5）：61.