模具壽命指在保證制件品質(zhì)的前提下,所能成形出的制件數(shù)。它包括反復(fù)刃磨和更換易損件,直至模具的主要部分更換所成形的合格制件總數(shù)。
模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能服役。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用,因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役。
模具正常失效前,生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目,叫模具正常壽命,簡(jiǎn)稱模具壽命,模具修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目,叫壽命;模具一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目,叫修模壽命。模具壽命是壽命與各次修復(fù)壽命的總和。
模具壽命與模具類形和結(jié)構(gòu)有關(guān),它是一定時(shí)期內(nèi)模具材料性能、模具設(shè)計(jì)與制造水平.模具熱處理水平以及使用及維護(hù)水平的綜合反映。模具壽命的高低在一定程度上反映一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家的冶金工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)水平。
模具種類繁多,工作狀態(tài)差別很大,損壞部位也各異,但失效形式歸納起來(lái)大致有三種,即磨損、斷裂、塑性變形。
(1)磨損失效
模具在服役時(shí),與成形坯料接觸,產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng),接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。磨損失效可分為以下幾種:
1)疲勞磨損兩接觸表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),在循環(huán)應(yīng)力(機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力)的作用下,使表面金屬疲勞脫落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損。
2)氣蝕磨損和沖蝕磨損氣蝕磨損金屬表面的氣泡破裂,產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫,使模具表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。
沖蝕磨損液體和固體微小顆粒反復(fù)高速?zèng)_擊模具表面,使模具表面局部材料流失,形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫沖蝕磨損。
3)磨蝕磨損在摩擦過(guò)程中,模具表面和周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng),再加上摩擦力的機(jī)械作用,引起表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨蝕磨損。
4)磨損的交互作用摩擦磨損情況很復(fù)雜,在一定的工況下模具與工件(或坯料)相對(duì)運(yùn)動(dòng)中,磨損一般不只是以一種形式存在,往往是以多種形式并存,并相互影響。
(2)斷裂失效
模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分和數(shù)部分喪失服役能力時(shí),成為斷裂失效。斷裂可分為塑性斷裂和脆性斷裂。模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼,斷裂的形式多為脆性斷裂。
脆性斷裂又可分為一次性斷裂和疲勞斷裂。
(3)塑性變形失效
塑料模具在服役時(shí)承受很大的應(yīng)力,而且不均勻。當(dāng)模具的某個(gè)部位的應(yīng)力超過(guò)了當(dāng)時(shí)溫度下模具材料的屈服極限時(shí),就會(huì)以晶格滑移、孿晶、晶界滑移等方式產(chǎn)生塑性變形,改變了幾何形狀或尺寸,而且不能修復(fù)再服役時(shí),叫塑性變形失效。塑性變形的失效形式表現(xiàn)為鐓粗、彎曲、形腔脹大、塌陷等。
模具的塑性變形是模具金屬材料的屈服過(guò)程。是否產(chǎn)生塑性變形,起主導(dǎo)作用的是機(jī)械負(fù)荷以及模具的室溫強(qiáng)度。在高溫下服役的模具,是否產(chǎn)生塑性變形,主要取決于模具的工作溫度和模具材料的高溫強(qiáng)度。
(1)模具結(jié)構(gòu)的影響
模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具受力狀態(tài)的影響很大,合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時(shí)受力均勻,不易偏載,應(yīng)力集中小。模具種類繁多,形式差別很大,工作環(huán)境也不盡相同,下面從幾個(gè)具有共性的方面加以討論。
1)圓角半徑圓角半徑分為外(凸)圓角半徑和內(nèi)(凹)圓角半徑。工作部位圓角半徑的大小,不僅對(duì)成形過(guò)程及成形件品質(zhì)有影響,也對(duì)模具的失效形式及壽命產(chǎn)生影響。
2)模具結(jié)構(gòu)形式
①整體模具與鑲拼模具整體模具的凹圓角半徑很易造成應(yīng)力集中,并由此引起開(kāi)裂。
②模具的導(dǎo)向采用導(dǎo)向裝置的模具,能保證在模具中各相關(guān)零件相互位置的精度,增加模具抗彎曲、抗偏載的能力,避免模具不均勻磨損。
(2)模具工作條件的影響
1)成形件的材料、溫度
①材質(zhì)成形件的材料有金屬和非金屬。一般來(lái)講,非金屬材料的強(qiáng)度低,所需的成形力小,模具受力小,模具壽命高。因此,金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。
②溫度在成形高溫工件時(shí),模具因接受熱量而升溫,隨著溫度的上升,模具的強(qiáng)度下降,易產(chǎn)生塑性變形。同時(shí),模具件接觸的表面與非接觸表面溫度差別很大,在模具中造成溫度應(yīng)力。
2)設(shè)備特性
①設(shè)備的精度與剛度模具成形工件的力是由設(shè)備提供的,在成形過(guò)程中,設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。
②速度設(shè)備對(duì)模具及工件的作用力是在一段時(shí)間內(nèi)逐漸增加的,設(shè)備速度影響施力過(guò)程。設(shè)備速度愈高,模具在單位時(shí)間內(nèi)受的沖擊力愈大(沖量大);時(shí)間愈短,沖擊能量來(lái)不及傳遞和釋放,易集中在局部,造成局部應(yīng)力超過(guò)模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強(qiáng)度。因此,設(shè)備速度越高,模具越易斷裂或塑性變形失效。
3)潤(rùn)滑
潤(rùn)滑模具與坯料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面,可減少模具與坯料的直接接觸,減少磨損,降低成形力。同時(shí),潤(rùn)滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱,降低模具溫度,對(duì)提高模具壽命都是有利的。
(3)模具材料性能的影響
模具材料的性能對(duì)模具的壽命影響較大,這些性能包括:強(qiáng)度、沖擊韌度、耐磨性、耐蝕性、硬度、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性。
(4)模具制造過(guò)程的影響
1)在模塊鍛造時(shí),模塊加熱和冷卻所帶來(lái)的內(nèi)外溫差會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力;鐓粗、沖孔和擴(kuò)孔等過(guò)程如技術(shù)參數(shù)選擇不當(dāng)易使鍛坯開(kāi)裂。此外,當(dāng)鍛比超過(guò)一定值后,由于形成纖維組織,橫向力學(xué)性能急劇下降,導(dǎo)致各向異性。
2)在模具的電加工中,會(huì)出現(xiàn)不同程度的變質(zhì)層,此外由于局部驟熱和驟冷,還容易形成殘余應(yīng)力和龜裂。
3)模具的熱處理
模具熱處理安排在模塊鍛造、粗加工之后,幾乎是模具加工的最終工序。模具材料的選用及熱處理工序的確定對(duì)模具性能的影響極大
一. 目的:使設(shè)備能保持的性能狀態(tài)和延長(zhǎng)使用壽命,確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
二. 適用范圍:適用模具的維修和保養(yǎng)。
三. 定時(shí)檢查、維護(hù):需由模具維修、上下模人員進(jìn)行定時(shí)保養(yǎng)和檢查。
四.加工過(guò)后的模具使用電解工超聲波清洗法清洗效果更好.清洗的同時(shí)起到防銹的作用
1. 每日的例行檢查和維護(hù):
1.1 運(yùn)行中的模具是否處于正常狀態(tài)
a. 是否有低壓鎖模保護(hù);
b. 活動(dòng)部位如導(dǎo)柱、頂桿、行位是否磨損,潤(rùn)滑是否良好?要求至少12小時(shí)要加一次油,特殊結(jié)構(gòu)要增加加油次數(shù)。
c. 模具的固定模板的螺絲和鎖模夾是否松動(dòng);
1.2生產(chǎn)正常狀況:檢查產(chǎn)品的缺陷是否與模具有關(guān);
1.3下機(jī)時(shí)要對(duì)模具進(jìn)行檢查并進(jìn)行防銹處理: 抹干型腔、型芯、頂出機(jī)構(gòu)和行位等部位水份并噴灑模具防銹劑或涂抹黃油。
1.4下機(jī)后的模具要放在地點(diǎn)并作好記錄:
(1)模具狀況:完好還是待修。(2)下模時(shí)的防銹處理方式。
2. 每季的例行檢查:
主要是對(duì)放置兩個(gè)月以上沒(méi)有使用的模具進(jìn)行清理維護(hù)。
2.1打開(kāi)模具,檢查內(nèi)部防銹效果,有異常情況,須重新進(jìn)行防銹處理. 長(zhǎng)期不使用的模具須涂抹黃油.
2.2 放回原位并作好記錄.
制作和檢驗(yàn)
模具是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備,是生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中不可缺少的工具,模具鋼制作的模具的性能需要通過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝,對(duì)模具的制作的原材料也都要必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的把關(guān),防止模具因材料問(wèn)題形成早期失效的熱處理開(kāi)裂等缺陷。
模具的原材料的控制從下列幾方面進(jìn)行:
1、宏觀檢驗(yàn)
化學(xué)成分對(duì)保證鋼材的性能是決定性的,但成分合格,不能來(lái)說(shuō)明鋼材性能,由于鋼材內(nèi)部組織和成分的不均勻性,宏觀檢驗(yàn)在很大程度上補(bǔ)充了這方面的不足。
宏觀檢測(cè)可以觀察鋼的結(jié)晶情況,鋼的連續(xù)性的破壞和某些成分的不均勻性。
標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)鋼的低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》GB1979
宏觀常見(jiàn)8種缺陷:偏析、疏松、夾雜、縮孔、氣泡、白點(diǎn)、裂縫、折疊。
2.1、退火組織的評(píng)定
退火的目的,降低鋼的硬度,便于機(jī)加工,同時(shí)也為后續(xù)的熱處理作組織準(zhǔn)備。
碳素工具鋼退火組織按GB1298級(jí)別評(píng)級(jí)圖評(píng)定。
2.2、碳化物不均勻性
Cr12型萊氏體鋼,組織中含有大量的共晶碳化物,碳化物不均勻性對(duì)使用性能產(chǎn)生非常重要的影響,所以對(duì)其碳化物的分布必須有嚴(yán)格的控制。
總而言之,由于模具生產(chǎn)廠和車(chē)間的生產(chǎn)對(duì)象比較繁瑣,并且多少又是單件、小批量,從而為模具生產(chǎn)定額的制定和管理帶來(lái)一定的難度,再加上各廠和車(chē)間的生產(chǎn)方式、設(shè)備、技術(shù)素質(zhì)又不太一樣,所以在制定定額時(shí),必須要根據(jù)本廠和車(chē)間的實(shí)際情況,找出適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ贫ǔ黾认冗M(jìn)又合理的工時(shí)定額,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的目的。
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