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冷挤压模具制造 冷挤压模具的断裂过程篇一

模具是实现少、无切削加工的重要工艺装备，在现代生产中日益得到广泛的应用。

在冷挤压加工时，常常遇到一些妨碍正常投产的重要问题，就是模具受到损坏，主要表现有如下三种失效类型：

(1)断裂失效，如，塑性断裂失效、疲劳断裂失效、

蠕

(2)过量变形失效，主要包括过量的弹性和塑性变形失效。

(3)型腔表面损伤失效，如，磨损失效、腐蚀失效、表面疲劳(点蚀或剥落)失效等。

当凸、凹零件产生上述这种缺陷时，那就不能制造出合格的挤压件，严重影响工厂的生产计划，为此，工程技术人员应要及时解决造成这些缺陷的关键问题。

生产实践指出，每副模具的承载能力、工作使用寿命、制造精度及产品合格率，在很大程度上取决于模具钢的化学成分、模具零件的加工质量及热处理工艺等。

为了生产出高质量、高经济效益的产品挤压件，必须从模具结构设计、选用模具材料、机械加工、热处理、生产成本等方面全面进行考虑，才能达到应有的技术经济效果。

任何一种失败原因，都需要了解及分析模具损坏的根本因素，应从生产实践中收集第一手资料，即社会调查。

以模具外表和内部检验结果为依据，找出其中影响模具失效的决定性因素，就可以查明模具失效的特征和损坏的根本原因。当然，模具失效往往是由几个因素综合作用的结果，在进行具体分析时，必须充分考虑各个因素之间的相互影响和有机联系。

模具早期失效是由原材料质量不好、模具使用条件不好、模具加工方法不好、模具毛坯锻造工艺不好、模具热处理工艺不佳及模具结构设计不合理等原因造成的。因此，为了防止模具早期失效，延长模具使用寿命，应从上述几方面采取有效的、相应的预防措施。

冷挤压模具工作条件极其恶劣。冷挤凸模的受力情况随挤压方法的不同而异。

正挤压凸模主要承受压应力的作用，而反挤压凸模或复合挤压凸模，在挤压工作行程时，承受着很大的压应力作用，在回程时则承受较小的拉应力，这个拉、压应力是交变产生的。不论是正挤压还是反挤压，往往还受到偏心负荷所引起的弯曲应力的作用。由此可以看出，冷挤压凸模受到拉、压和弯曲应力的综合作用，其受力状态是比较复杂的。

冷挤压凹模内壁由于承受着较大的内压力的作用，从而使凹模的圆周方向上作用着较大的拉应力。

此外，冷挤压成形是在很短时间内完成的，且将大截面的坯料变成小截面的挤压件，从而使模具承受着交变的冲击载荷。

冷挤压过程中的热效应以及模具工作表面受到的剧烈磨擦作用，使挤压件温升高达300~400℃，从而使模具在工作时温度升高，不工作时温度又有下降，这就是说，模具还承受着冷热交变应力的作用。

如此苛刻的工作条件，使得冷挤压模具的'使用寿命比其它模具要短得多。因此，为了延长模具的使用寿命，降低产品成本，提高经济效益，查明模具失效的根本原因，并采取得力的措施加以解决，对于冷挤压模具显得比其它的模具更为重要。

冷挤压模具因受使用情况不同，使用的钢种复杂，加工工序多等，可将影响模具使用寿命的各种具体因素分为如下六个方面：

(1)挤压件方面

在挤压件设计时，与模具失效有关的有：

①原材料钢号;

②制件形状及尺寸;

③挤压方式;

④变形程度;

⑤制件尺寸精度。

(2)模具设计方面

冷挤压时，影响模具使用寿命的有：

①模具材料使用不当;

②硬度不合理;

③面与面相交处有尖角;

④厚薄壁相差过大;

⑤连接圆角半径过小;

⑥材料纤维取向不合理;

⑦配合精度不当。

(3)模具材质方面

在选用模具材质时，密切有关的有：

①钢的纯净度差;

②化学成分偏析;

③钢内疏松;

④带状(网状)碳化物;

⑤带状组织;

⑥球化退火质量不好。

(4)机械加工方面

模具零件金属切削加工时，影响模具失效的有：

①磨削损伤，形成微裂纹痕迹;

②电加工质量差;

③连接圆角半径较小;

④表面粗糙度差;

⑤尺寸精度差;

⑥加工应力未除去。

(5)热处理方面

在热处理模具零件时，影响模具失效的有：

①加热速度不当;

②淬火温度不当;

③冷却速度不当;

④保温时间不当;

⑤炉内气氛不当;

⑥回火次数不够;

⑦表面硬度不够;

(6)使用操作方面

在冷挤压加工生产时，与模具失效有关的有：

①模具安装不当;

②润滑条件差;

③冷却条件不当;

④设备状况不好;

⑤实际操作不按要求。

通过如上所指出的，影响冷挤压模具使用寿命的各种各种诸多因素，使我们清楚地看到，对具体的实际生产问题，需采用相应的措施来逐步解决。

挤压模具对模具钢的韧性，表面硬度，强度以及抗回火性能要求比较高。

toolox系列材料中的toolox44材料，非常适合用于铝挤压模具，原因如下：

toolox44材料，由于已经在钢厂就进行了热处理，内应力非常小，toolox44具备了很高的韧性，比较同等硬度的h13系列材料，韧性有大幅度的提高，toolox44回火温度达到640摄氏度左右，在600度以下保证toolox44的力学性能不变。

由于toolox44是全新的冶金成分设计，氮化性能非常优异，氮化层和toolox基体材料结合非常好，toolox44表面氮化的硬度可以达到hrc65。

toolox44材料的氮化性能还体现在toolox44可以多次氮化，可以达到10次以上。

toolox44材料的抛光性能非常好，能得到很光滑的模具表面，在挤压时候的阻力能大大降低，因此toolox44材料应用在铝挤压模具时，配合良好的表面氮化，能够得到非常理想的效果，从客户的实际使用情况来开，相比较欧洲的1.2344esr“(8047)”模具寿命一般来说能提高一倍，即toolox44的寿命是1.2344esr“(8047)”材料的约2倍寿命，而且由于省去了热处理费用和时间，大大缩短了模具加工的时间，节省了很多费用。

冷挤压模具的工作条件极为复杂和恶劣，一副模具在使用过程中往往交织着各种损伤情形，这些损伤相互作用、相互促进，最后以一种或多种形式失效。为此，对冷挤压模具使用寿命的影响因素，应进行认真细致研究及分析，如有丰富的实践经验，可直接选用有效的方法，应以不断探索、不断更新、不断提高、不断总结的精神来完成现代模具生产。

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