冷作模具主要用于冷沖、冷鐓、冷擠壓等用途，而在實際生產(chǎn)過程中，最大限度地提高冷作模具的壽命是企業(yè)提高競爭力及生產(chǎn)力的根本要求，那么這就需要我們了解如何去預防、避免冷作模具過早的發(fā)生失效。

        冷作模具失效的形式

        首先我們要了解的是冷作摸具發(fā)生失效的形式有哪些，可歸納為三點：：⑴斷裂失效：包括塑性斷裂失效、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、低應力脆性失效等。⑵變形失效：包括過量的彈性和塑性變形失效。⑶表面損壞失效：包括磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞（點蝕或剝落）失效等。
 

        斷裂。這是冷作模具鋼最常見的一種損壞形式，主要是因為載荷超過模具材料的強度極限或模具產(chǎn)生應力集中所造成的。例如：凸模折斷、凹模及緊固圈開裂、頂桿斷裂、鑲塊疲勞開裂等。

        變形。由于冷作成形時作用的工作模具上的載荷非常大，直接承受壓力作用的工作模具，將會產(chǎn)生一定的彈性變形或塑性變形，使得冷作模具鋼無法使用而報廢。例如：凹模型腔的彈性膨脹，凸模的鐓粗、彎曲，頂料桿的鐓粗，墊塊的中心壓塌等等變形。

        磨損。由于毛坯潤滑、軟化處理、模具熱處理強度等方面的原因，使得冷作模具鋼與其它模具鋼一樣，常發(fā)生型腔表面早期磨損損環(huán)失效。如韌帶工作面表面粘金屬、點蝕、剝落或尺寸急劇變化等。

        如何避免冷作模具失效

        選用合適的模具鋼材材質： 國內模具鋼材與國外相比差距較大，主要是品種少、質量差、不成系列。以前，常用鋼種有：T10A、Cr12、Cr12MoV、CrWMn、W18Cr4V等。這些材料的缺點是淬透性差，熱處理變形大，有的碳化物偏析嚴重，加之鍛造和熱處理工藝不當，造成模具壽命普遍偏低。要求較高的冷作模具，建議選擇日本大同模具鋼DC53或瑞典一勝百模具鋼VIKING; 近年來已研制出幾種具有高強度、高韌性的新型模具鋼，其主要品種是：LD(7Cr7Mo2V2Si)、65Nb (65Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等。LD是以美國專利鋼為基礎，調整合金元素量研制的強韌性鋼，其抗彎強度高、耐磨性和韌性好，工藝性能優(yōu)良，適合作要求較高的冷鐓模具、冷擠壓模具、冷沖模具。65Nb和012Al屬基體鋼，是在Vasco-MA 基體鋼的基礎上研制而成的。65Nb適于制造冷擠壓模具，也可作冷鐓模具、冷沖模具。012Al是一種冷熱兼用的模具鋼。昆山龍拓金屬根據(jù)市場需要，專業(yè)開發(fā)銷售國產(chǎn)新型冷作模具鋼LD、、GD、ER5、Cr5Mo1V、GM、CH-1(火焰淬火鋼)、及、基體鋼、65Nb、012Al、CG-2、RM2、LM1、LM2等。

        鍛造工藝：低合金工具鋼，高碳高鉻工具鋼及高速鋼等的主要缺點是碳化物顆粒大、數(shù)量多、分布不勻，對鋼的機械性能影響很大，特別是淬火變形難于控制。為了改善上述缺點，模塊毛坯必須經(jīng)多次的鐓粗和延伸的鍛造，并用輕錘快鍛方法，即開始輕打，中間重擊，最后輕打。這樣可防止十字開裂，提高模具使用壽命。鍛造后的碳化物偏析通常要求在3～5級以下，對于精密模具、高韌性模具及承受高載荷要求高強度的模具，碳化物偏析要求在2～3級以下。碳化物偏析等級直接影響模具壽命，某廠校平模為三級時壽命2000件，二級時則壽命為12萬件。LD、65Nb、012Al的碳化物不均勻性隨鋼材尺寸大小而異，尺寸越大，不均勻越嚴重。鍛造加熱及冷卻規(guī)范對材料機械性能及金相組織也有很大影響。許多工廠不重視這些因素，造成不應出現(xiàn)的淬火缺陷，這也是造成模具壽命不高的重要因素之一。

        熱處理工藝：據(jù)模具失效原因分析，熱處理不當造成的模具損壞約占50%。易出現(xiàn)的主要問題有：退火不當；淬火缺陷，溫度偏低、過燒、冷卻不當?shù)龋换鼗鹑毕?，溫度太高、回火不足、溫度太低。正確擬定和認真執(zhí)行熱處理工藝是提高模具壽命的重要環(huán)節(jié)，模具熱處理包括基體強韌化和表面強化處理兩個方面?；w強韌化在于提高基體的強度和韌性，減少斷裂和變形。國內近年研究的細化碳化物，消除鏈狀碳化物組織的預處理工藝可以使模具壽命提高一倍左右。模具壽命還可以用表面硬化處理的方法來得到提高。表面硬化處理作用主要是提高表面耐磨性、耐蝕性和潤滑性。通常有以下幾種方法：⒈表面化學處理方法。如滲碳、氮化、碳氮共滲、滲合金等。⒉表面處理。滲硫、鍍硬鉻、TiC氣相沉積等。⒊表面加工強化處理。噴丸等。此外，利用滲硼和滲硫復合處理。使表面獲得擴散層、硬化層、減磨層三層組織，大大提高了模具壽命，這種方法使一套冷鐓凹模使用壽命從1000件提高到10.3萬件。在沖頭和型腔上鍍硬鉻，也能提高壽命6～20倍。

        模具設計、加工和管理： 據(jù)統(tǒng)計，模具失效原因中，設計和加工因素約占11%～13%，模具設計應保證足夠強度、剛度和對中性，盡力減少應力集中，避免尖角、窄槽，增大圓弧半徑和模具間隙。這些因素都能有效提高模具的壽命。在加工中，磨削加工和電解加工使模具表面產(chǎn)生工藝應力和磨削層、變質層，使模具內部易產(chǎn)生微裂紋而早期失效。為了減少磨削熱和磨削應力，磨削后可在260～310℃水溫溶液中浸泡90min，然后30℃油冷，或510～570℃皂化。電加工后的變質層可以通過調整電加工能量，放慢電加工速度，以減少變質層厚度。也可用機械、電解、腐蝕、噴射、超聲波等方法去掉變質屢或用回火軟化變質層。模具加工的粗糙度也影響模具壽命。根據(jù)國外試驗資料表明，最大粗糙度Ramax0.2時，能較好的改善模具壽命。模具失效的原因中，使用管理不當約占7～11%。許多生產(chǎn)部門對模具使用管理不重視，亂丟亂放，不維護保養(yǎng)，收發(fā)制度不健全，沒有建立模具卡片。對模具壽命、失效原因心中無數(shù)。四川成都某標準件廠狠抓了模具管理，建立了材料和成品檢驗制度，制定模具質量標準和消耗定額，建立了廢舊模具庫，實行以舊換新，頒布模具節(jié)約獎制度，取得了明顯效果，全年節(jié)約模具鋼1/3左右。因此，強化管理，以提高模具壽命也是十分重要的。本文由模具鋼專業(yè)供應商—昆山市龍拓金屬制品有限公司（www.suzpack.cn）06月15日訊。 

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