模具材料使用寿命

怎样提高模具材料的使用寿命摘要：随着工业自动化程度的不断提高，模具的应用越来越广泛。但目前在我国的许多企业中，模具的使用寿命还比较低，仅相当于国外的1/3〜1/5。模具寿命低、工作部分精度保持性差，不仅会影响产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，大大增加产品的成本并降低生产效率，严重影响产品的竞争力。研究表明：模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺不合理、模具润滑不好、设备水平差等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%；润滑问题、设备问题等因素约占20%。因此，在模具设计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺路线，改善模具的工作条件，都有利于提高模具的质量和使用寿命。关键词：模具材料使用寿命模具的使用寿命取决于模具的正确设计、制造和使用。其中，模具材料本身的特性及热处理的结果，起着十分重要的作用。同时，材料金质量对模具的性能也有很大影响。因此，只有具有合适的化学成分、优异的冶金质量并选择合理的热处理工艺才能充分发挥模具材料的各种性能。材料的化学成分决定了模具钢的内在机械性能，所以选择正确的成分是影响模具使用寿命的重要因素。任何模具钢最主要的成份元素指标是其含碳量，碳含量影响钢淬火后的硬度和耐磨性，只有碳含量足够高时，合金元素铬、钒、钨和钴才能提高钢的耐磨性，同时也改进耐热性和红硬性。合金元素硅和镍提高模具钢的韧性，硅还有提高耐热性的作用。选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，如硬质合金，咼强韧、咼耐磨模具钢（如YG15、YG20）；对小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（如T10A）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐磨性和抗冷热疲劳性能的材料（如5CrMnMo）；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3Cr2W8V）；塑料模具则应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具钢（如T10A），凹模用高碳高铬钢（如Crl2、Crl2MoV）,模具使用寿命可提高5〜6倍。模具的机械加工工艺是直接影响模具使用寿命和产品质量的重要环节。由于模具零件的形状多种多样而且精度要求高，因此在加工过程中除了使用车床、铣床、刨床、锸床和磨床等普通机械加工设备外，还需要应用各种先进设备，诸如电火花加工机床、电火花线切割加工机床和精密磨削机床等等。目前针对结构复杂且工艺要求特殊的模具，一种有别于传统机械加工的新型加工方法——模具特种加工（电加工）也得到了快速发展。采用这种方法，不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙度要求。加工实践证明：采用正确的加工工艺，使高精度模具的型腔表面粗糙度改善一倍，就可使模具使用寿命提高50%。这一点对塑料模具尤为重要。近年来，随着模具工业的发展，我国又自行开发了一些新型模具材料，现就国内各类模具钢成分的改变及质量的优劣对模具使用寿命的影响发表一些浅识。影响模具使用寿命的材料因素不仅和模具钢的化学成分及其随后采取的热处理工艺有关，同时与冶炼钢材的质量有关，只有具有优质的模具钢，才能充分发挥模具材料的各种性能。因此，国内外冶金厂家广泛采用炉外精炼、真空处理、喷粉处理、电渣重熔等工艺降低钢中的有害杂质、氧、氢和夹杂物的含量。通过电渣重熔还能够有效地改善钢的低倍组织和致密度，提高材料的等向性和均匀性，减少偏析。对于特殊要求的模具材料则采用粉末冶金工艺生产的粉末高速钢和粉末高合金模具钢，可以更好地改善钢的组织和性能，提高模具的使用寿命。由于模具制造多为单件生产，精度要求高，生产周期长，成本高，劳动强度大，而我国中小型企业普遍存在加工设备精度低、高级.技工短缺、材料工艺欠合理等问题，致使模具制造质量差，精度低，使用寿命短，给均衡生产带来很大影响。为缓解因使用寿短引起的模具供不应求的紧张局面，我们在深入分析现有工艺路线的基础上，对一模具选材及相应工艺作了较大改进，取得了显著效果。应用实践表明，SCrMll入46合金工具钢材料适用于多种复杂型腔的热固塑料压型模的制作，可避免模具因二次回火脆性产生裂纹而报废，仅此一点就使模具寿命提高5~10倍，节约了贵重的合金钢材，减少了生产安排失调的可能性，给产品开发、扩大再生产奠定了良好基础。目前已有厂家采纳了这种材料及工艺，效果明显。通过以上分析可以看出，模具使用寿命的重要因素是和模具钢的化学成分及其所决定的钢的强度、韧性耐磨性、热稳定性等有关，同[3][3]徐进等.模具材料应用手册$机械工业出版社，2001;时与冶金质量也有很大关系。因此，为提高模具使用寿命，作为制造业，必须正确地设计模具、精确地制造模具、合理的使用模具及其热处理工艺，同时应该根据实际生产需要选择高质量的合适钢材并选择合理的热处理工艺，才能充分发挥模具材料的各种性能，提高模具的使用寿命。作为冶金行业，必须根据模具生产水平的不断提高，在钢材的品种和质量上狠下功夫，不断研发适应模具行业发展的