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當中應用廣泛的一種制造方法，但是我國目前的沖壓模具生產水平并不理想，和西方發達國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，使用壽命短會直接影響產品的使用，同時會直接影響我國制造業的發展，因而如何有效提升沖壓模具的使用壽命就非常重要，本文主要對沖壓模具的使用壽命提升方法進行了分析探討，以期能夠對沖壓模具發展起一定的作用。

關鍵詞：沖壓模具 壽命 方法措施

中圖分類號：TG385.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（b）-0097-02

當前，我國制造業中沖壓模具的使用非常頻繁，尤其是在汽車制造業當中沖壓模具是汽車制造的關鍵。沖壓模具使用壽命的提升是非常綜合性的問題，需要從多個方面對沖壓模具使用壽命的影響因素進行分析，采取針對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生的磨損造成的失效，一般來說在沖壓過程中可能產生的磨損包括刃口鈍化、表面出現溝痕、棱角變圓等，而出現磨損失效的原因主要可以從以下幾點上來分析，一是由于硬度不足導致模具在沖壓過程中和物料發生接觸，他們之間因為沖壓力產生摩擦，導致沖壓模具拉傷失效；二是模具對物料進行沖壓的時候，物料會因為壓力有些碎屑掉落下來，而碎屑又在物料和模具之間就會產生摩擦，從而加劇模具的磨損程度，導致模具出現失效的問題；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，這些金屬灰對物料產生一定的作用，導致物料尺寸發生變化，從而導致產品拉傷失效的出現。

2 沖壓模具使用壽命的影響因素

在當前階段，要解決沖壓模具的使用壽命問題，首先應該對熱處理工藝和選材、結構設計問題進行解決，這樣才有可能不斷提升沖壓模具的使用壽命，具體來說對沖壓模具使用壽命產生因素具體包括以下幾點：

2.1 沖壓模具的材料選擇

在模具本身的材料選擇上對模具壽命的影響也是非常明顯的，物料本身的金屬屬性會直接影響模具的強度要求，并且對模具材料產生一定的影響，在沖壓的過程中模具會受到沖擊、振動和高強壓力等影響，導致模具容易出現相應的隱患，縮短使用壽命。

2.2 沖壓模具的結構產生的影響

一是模具結構形式設計合理與否會直接影響模具的使用壽命，如果其結構設計不合理會直接導致用力方向不集中從而使模具在沖壓過程中發生變形；二是沖壓模具的結構設計不能太過復雜，如果太過復雜就會使得模具發生磨損變形的可能性加大，從而降低模具的使用壽命；三是沖壓參數的設置會對模具本身的使用壽命產生較大影響。

2.3 模具熱處理影響

沖壓模具在沖壓的時候還要接受熱處理，熱處理的方式會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致模具出現過熱和過燒的情況，而使得模具本身的韌性減弱，這樣在長期使用過程中模具就會因為韌性不足而發生開裂。同時，淬火溫度如果過低的話也會使得模具本身的耐磨性下降，那么模具就會發生磨損失效，因而在進行熱處理的時候需要對模具進行一定的防護，如果防護不到位就會使得其表面形成一定的氧化層，導致模具的耐磨性出現降低。再者，淬火降溫時，要特別注意，淬火溫度冷卻過快和油溫過低都會導致淬火裂紋。最后是回火階段，回火階段的主要作用是消除淬火產生的殘余應力，回火溫度太低將會導致模具韌性降低，進而產生早期斷裂。

3 提升沖壓模具使用壽命的方法

3.1 合理設計模具結構

模具結構設計合理對于延長使用壽命具有重要作用，而且合理的結構能夠為模具在正常使用過程中不會出現應力集中或者是被沖壓破裂的情況出現，所以在進行設計的過程中要讓模具各個部分的應力都均勻分布，這樣才能夠避免大應力產生的結構不合理，導致使用壽命縮短。因而在結構設計過程中應該從以下幾個方面入手：一是在對凸模進行設計的時候要考慮到保護和導向支撐的影響，對于尺寸較小的模具而言一定要使用模具本身的導向和保護結構；二是在模具設計時應該避免應力過度集中，對于夾角或者是窄槽的部分則可以用圓弧結構進行過度；三是在進行凹模設計的時候應該結構上稍微復雜一些，這樣能夠避免應力出現過度集中的情況；四是在設計的時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受到圓角半徑影響，因而對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，硬度可達到HRC53-57，后續模具一般采用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，硬度可達到HRC58-62，可根據模具的實際使用情況進行表面處理。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號鋼，有兩種淬火工藝，一是調質，韌性較好，硬度可達到HRC30-34，一般用在側銷、形成限位螺釘等頻繁受力部件，二是淬火、硬度稍高，硬度可達到HRC38-42，一般用在氮氣彈簧頂塊、調整塊等需要一定硬度的部件。

3.3 對模具表面進行強化

為了有效延長模具的使用壽命需要對模具表面進行強化，一般來說有兩種強化方法，第一種是電火花強化方法，一般用在拉延模具型面表面，將硬質合金鋼作為電極在沖壓時產生電火花，釋放出部分電能，是的硬質合金鋼的電極熔化后進入到模具表面，從而在模具表面形成強化膜，通常稱為電鍍表面處理，這層強化膜會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，鍍膜厚度可達到0.07～0.2mm，表面硬度可達到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。第二種是化學強化法，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，經過處理之后能夠在模具表面形成堅硬的保護層，表面硬度和光潔度可得到明顯提升，處理后表面硬度可達到HV3200左右，光潔度可達到鏡面效果，使用壽命可提高8倍以上，降低不良率10%，節約了反復修模上模，節約了生產成本。

3.4 正確的保護和維護

在使用模具的過程中要先對模具的雜物或異物進行清理，并且要對機械內部的潤滑情況進行檢查，并且要定期對模具壓力機的精度進行標定，在安裝沖壓模具的時候要嚴格按照一定的安裝程序來進行。如果沒有導向裝置，那么在安裝的時候需要對上下模配合部位的間隙進行一定的調整。沖壓時要保證坯料表面清潔，并可以適當涂抹一定潤滑劑，及時檢查刃口，及時修理更換磨損度較大的刃口。

4 結語

沖壓模具對汽車制造來說是非常重要的環節，而提升沖壓模具使用壽命的方法有很多，不同的處理方式對模具壽命也會產生較大的影響，因而在實際的生產處理過程中，模具維修人員需要在實際操作的時候要根據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

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