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1、冷作模具鋼的過載失效

過載失效指模具鋼自身承載能力缺少以反抗作業載荷(包含約10%的隨機波動載荷)作用引起的失效,包含模具鋼材韌度缺少和強度缺少兩類失效。對模具鋼材韌度缺少出現的脆斷失效應予以注重。

⑴模具鋼材韌度缺少失效。此類失效前無微觀預兆和開裂突發性,是冷作模具失效中風險的事故,此類失效增出現過人身事故,給出產安全和經濟建設構成很大的損失。這種失穩態下的開裂失效在冷擠壓和冷鐓模具中簡單出現,如沖頭折斷、開裂、甚至發生爆裂,其特征是失效發生前無顯著塑性變形,微觀斷口無剪切唇,且比較平坦,構成模具不可修復的失效。

這種失效與模具鋼材韌度缺少、承受過高應力有關。對冷擠壓模具實踐承載能力分析計算可知,沖頭失效前承受的作業應變能力是模具鋼材開裂消耗能的上千倍,闡清楚作業時沖頭承受高潛在動能和低的開裂抗力。依據能量守恒原理,沖頭開裂勢能大部分轉變為擴展動能,其擴展的極限速度可達103m/s。當模具結構存在應力會合,如六方冷鐓沖頭尾部過渡區r≤1mm時,應力會合系數Kt=2;冷擠壓沖頭臺階處r=3mm時,Kt=1.3;甚至機械加工刀痕、磨削粗痕跡等均可成為薄弱環節,發生失穩開裂。

高碳、高合金的冷作模具鋼,使用狀況為回火馬氏體和二次析出相,含有較多一次剩下碳化物,材料硬度高,基體吸收能量、松懈應力——應變的能力低,一次碳化物的不均勻性散布又嚴峻降低了材料韌度。因此,這類失效斷口看不到微觀變形,微觀變形的標準大致與碳化物間距恰當。

⑵強度缺少失效。在冷鐓、冷擠壓沖頭中,材料抗壓、曲折抗力缺少,易出現鐓頭下凹、曲折變形失效。在新產品開發中簡單發生此類失效,這與作業載荷過大,模具硬度偏低有關。實踐閱歷標明,黑色金屬冷鐓沖頭硬度小于HRC56、冷擠壓沖頭硬度小于HRC62時易出現這類失效,同時說明材料強度缺少,塑性有余,有韌度潛力可以發揮。

處理此類模具早期失效的閱歷方法是脆斷失效減硬度,變形失效增硬度。

2、冷作模具的磨損失效

磨損失效是指模具作業部位與被加工材料之間的沖突損耗,使作業部位(刃口、沖頭)的形狀和標準發生變化引起的失效。它又包含正常磨損失效和非正常磨損失效兩類。

⑴正常磨損失效。對表面標準要求嚴厲的冷沖壓、冷擠壓模具,在保證材料不開裂的前進步低,模具壽數取決于表面抗磨損能力。一般模具使用壽數較長,表面質量要求高的沖裁模、擠壓模易發生引類失效。

⑵非正常磨損失效。在部分高壓力作用下,模具作業部位與被加工材料間發生咬合,被加工材料“冷焊”到模具表面(或模具鋼材“冷焊”到加工材料表面),引起被加工產品(或模具材料)表面形狀和標準發生驟變,或在被加工產口表面出現嚴峻劃痕等導致失效。在拉伸、www.kssanao.com曲折模具及冷擠壓模具中易發生此類失效。

3、冷作模具的疲乏失效(多沖疲乏失效)

冷作模具載荷都是以必定沖擊速度、必定能量作用下周期性施加的,這種狀況與小能量多沖疲乏試驗(以必定能量周期性加載和卸載)類似。由于模具材料多沖疲乏的開裂壽數多在1000~5000次,一般,裂紋疲乏源和裂紋分散區無顯著邊界。

模具鋼材的疲乏性能和特征與結構鋼有很大差異。由于脆性模具鋼材疲乏裂紋的萌生期占大部分壽數,大都情況下,裂紋萌生與擴展難于區別。仔細分析疲乏條紋微觀形狀可以看出,裂紋萌生多在材料表面的薄弱環節,如晶界、碳化物和應力會合部位。試驗標明,沖擊疲乏裂紋萌生約200μm微裂紋時,壽數占總壽數的90%以上,從斷口上難觀察到結構鋼穩態擴展區和疲乏條帶,裂紋一旦發生就快速失穩擴展。經過噴丸強化處理的高速鋼,由于表面剩下壓應力的作用,使裂紋源方位轉移到次表面約0.2mm處,改善模具鋼材材料表面應力狀況是進步多沖疲乏抗力的有效途徑。多沖疲乏失效常見于重載模具,如冷擠壓、冷鐓沖頭模具中。


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