淺談影響冷沖壓凸模損壞的原因及消除措施

摘 要：本文簡要論述了在冷沖壓過程中凸模的損壞形式及原因，并提出相應消除措施。在冷沖壓筒型制品過程中，由于冷沖壓凸模在多種原因下產生的損壞，如承受軸向沖擊力的作用，同時又不可避免地承受著徑向力的作用，如毛坯料兩端面的平行度超差嚴重、毛坯料在凹模中定位不準產生位置偏移等等都是使凸模產生損壞的因素，因此應經過準確分析后，查找凸模損壞的正確原因，從而采取相應措施用以消除由于這些原因引起的凸模損壞，延長凸模使用時間，降低消耗，減少成本。

關鍵詞：凸模 損壞形式 損壞原因 消除措施

在冷沖壓筒型制品過程中，由于冷沖壓凸模不僅承受軸向沖擊力的作用，同時又不可避免地承受著徑向力的作用，由于各種原因引起，如毛坯料兩端面的平行度超差嚴重、毛坯料在凹模中定位不準產生位置偏移等等都是使凸模產生損壞的因素。下面我將冷沖壓凸模的損壞原因及消除措施簡單介紹如下：

一、凸模損壞的形式

冷沖壓凸模的破壞主要是由于工作應力過大，偏心載荷和應力集中，加熱溫度過高而引起短期疲勞或損壞。目前凸模最主要的損壞形式是：不可恢復的變形、折斷、斷裂、裂紋和磨損粘鐵。

二、凸模的各種損壞形式及消除措施

1、凸模不可恢復的變形損壞原因

（1）加工力超過材料本身屈服極限。材料選擇不當。

（2）熱處理后的強度和硬度偏低。

（3）所加工制品的硬度過高或制品端面平行度誤差較大。

（4）所加工制品體積、重量、變形量過大，超過設備加工能力范圍。

（5）加工間隙過小，多余金屬無處可流。

2、凸模折斷、斷裂、裂紋損壞的原因

1）折斷、斷裂：主要原因是由于反復交變應力作用和周期性溫度變化的結果。凸模的折斷、斷裂，按其破壞性質和斷裂部位的形態，分為橫向、縱向和徑向裂三種類型。

概括的說折斷、斷裂：

（1）斷口傾斜。

（2）斷口處有明顯撕裂條紋。

（3）斷裂發生于過渡部位。

（4）突然產生。

折斷、斷裂形成原因：

（1）坯料端面不平，擠壓時產生的側向力，使凸模彎曲而折斷。

（2）凸模承受不均衡的偏心載荷而折斷。

（3）凸模安裝偏心、傾斜，與凹模不同軸。

（4）由于應力集中，使凸模折斷。

（5）凸模過渡處存在刀痕磨痕、劃傷和淬火裂紋。

（6）凸模細長，工作部分的長徑比過大。

（7）模具材料選擇不當，熱處理硬度偏高，回火不足。

（8）設備精度差，剛性低。

另一種拉斷。

（1）斷口平坦。

（2）斷口似灰鐵狀且具有光澤。

（3）斷口位于截面過渡部位。

形成原因：

（1）在圓角和直線的相接部位，存在粗糙的刀痕，尖銳的線狀劃傷，由于反復作用產生疲勞裂紋，并擴展成環狀裂紋，最后拉斷。

（2）凸模承受的壓力過大。

（3）凸模材料的抗壓強度不足。

（4）潤滑不良，摩擦力過大，卸料時將凸模拉斷。

2）裂紋：分為橫向裂紋、縱向裂紋和徑向裂、網狀裂紋四種類型

橫向裂紋：又分為平面型和S型斷面兩種情況。

縱向裂紋、徑向裂紋：多數是由于材料缺陷引起的，如碳化物分布不均勻，材料偏析過大等。

網狀裂紋：當磨削加工由于表面過熱所引起的龜裂。

3、凸模磨損損壞原因

在冷沖壓成形過程中金屬既有滑動又有流動從而產生磨損。

三、凸模的各種損壞形式的消除措施

1、應采用熱硬性較好、抗壓強度較高工具鋼等材料，合理的淬火、回火后硬度應在合理范圍內。另外，設計凸、凹時避免封閉加工。

2、消除產生凸模折斷、斷裂、裂紋損壞的措施

1）折斷、斷裂的消除措施

（1）采取校形工序，提高坯料精度。

（2）將坯料與模腔間隙控制在0.1mm以內。

（3）提高安裝精度，采取有效的導向方法。

（4）加大圓角半徑，仔細加工并拋光至Ra0.4以下。

（5）精加工并拋光，去除加工痕跡和劃痕。

（6）盡量縮短凸模長度，尤其是工作部分有效長度與其直徑之比，應控制在4以下。

（7）選擇強韌性極好的高速鋼制作凸模，采取低溫淬火充分回火，增加凸模的韌性。

（8）采用精度高、剛性好、大噸位的專用擠壓機。

對于拉斷損壞的消除措施：

（1）仔細加工，去除刀痕、切痕和劃傷。

（2）選擇優質材料，提高凸模的抗壓強度和承載能力。

（3）選用優良潤滑劑，以降低摩擦。

2）對于裂紋損壞的消除措施

將這部分設計成帶有適當的圓角，精細加工并進行拋光處理，使其圓滑相接，避免應力集中，是防止裂紋的有效辦法。

3、對于凸模磨損損壞的消除措施

應根據其破壞的原因，采用相應的方法，如碳化物偏析小、組織均勻的優質材料、高強度、高硬度鋼種或硬質合金，多次回火熱處理工藝、優良潤滑劑，采取表面滲氮、滲碳、鍍鉻、鍍鈦等措施，增加凸模表面強度及光潔度等措施從而減小凸模的磨損損壞。

四、結論

通過簡單研究凸模損壞的這些原因和消除措施，可以達到一點簡單的結論，那就是設計凸模時，首先應充分計算加工強度機加工力的大小，再從材料選擇上、熱處理工藝上、機械加工上、表面處理上、研磨拋光上、潤滑冷卻上、設備精度上等這些方面上多加注意，還是可以減少凸模不必要的損壞。

參考文獻：

[1] 王德文主編，提高模具壽命應用技術實例。北京：機械工業出版社，2004.7

[2] 趙震等編著，冷溫熱擠壓技術。北京：電子工業出版社，2008.6

[3] 張水忠編著，擠壓工藝及模具設計。北京：化學工業出版社，2009.1

作者簡介：趙憲波，男，漢族，黑龍江省牡丹江市，1980.05.07，工程技術，黑龍江北方工具有限公司157013