冷作模具主要用于冷沖、冷鐓、冷擠壓等用途，而在實際生產過程中，最大限度地提高冷作模具的壽命是企業提高競爭力及生產力的根本要求，那么這就需要我們了解如何去預防、避免冷作模具過早的發生失效。

        冷作模具失效的形式

        首先我們要了解的是冷作摸具發生失效的形式有哪些，可歸納為三點：：⑴斷裂失效：包括塑性斷裂失效、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、低應力脆性失效等。⑵變形失效：包括過量的彈性和塑性變形失效。⑶表面損壞失效：包括磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞（點蝕或剝落）失效等。
 

        斷裂。這是冷作模具鋼最常見的一種損壞形式，主要是因為載荷超過模具材料的強度極限或模具產生應力集中所造成的。例如：凸模折斷、凹模及緊固圈開裂、頂桿斷裂、鑲塊疲勞開裂等。

        變形。由于冷作成形時作用的工作模具上的載荷非常大，直接承受壓力作用的工作模具，將會產生一定的彈性變形或塑性變形，使得冷作模具鋼無法使用而報廢。例如：凹模型腔的彈性膨脹，凸模的鐓粗、彎曲，頂料桿的鐓粗，墊塊的中心壓塌等等變形。

        磨損。由于毛坯潤滑、軟化處理、模具熱處理強度等方面的原因，使得冷作模具鋼與其它模具鋼一樣，常發生型腔表面早期磨損損環失效。如韌帶工作面表面粘金屬、點蝕、剝落或尺寸急劇變化等。

        如何避免冷作模具失效

        選用合適的模具鋼材材質： 國內模具鋼材與國外相比差距較大，主要是品種少、質量差、不成系列。以前，常用鋼種有：T10A、Cr12、Cr12MoV、CrWMn、W18Cr4V等。這些材料的缺點是淬透性差，熱處理變形大，有的碳化物偏析嚴重，加之鍛造和熱處理工藝不當，造成模具壽命普遍偏低。要求較高的冷作模具，建議選擇日本大同模具鋼DC53或瑞典一勝百模具鋼VIKING; 近年來已研制出幾種具有高強度、高韌性的新型模具鋼，其主要品種是：LD(7Cr7Mo2V2Si)、65Nb (65Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等。LD是以美國專利鋼為基礎，調整合金元素量研制的強韌性鋼，其抗彎強度高、耐磨性和韌性好，工藝性能優良，適合作要求較高的冷鐓模具、冷擠壓模具、冷沖模具。65Nb和012Al屬基體鋼，是在Vasco-MA 基體鋼的基礎上研制而成的。65Nb適于制造冷擠壓模具，也可作冷鐓模具、冷沖模具。012Al是一種冷熱兼用的模具鋼。昆山龍拓金屬根據市場需要，專業開發銷售國產新型冷作模具鋼LD、、GD、ER5、Cr5Mo1V、GM、CH-1(火焰淬火鋼)、及、基體鋼、65Nb、012Al、CG-2、RM2、LM1、LM2等。

        鍛造工藝：低合金工具鋼，高碳高鉻工具鋼及高速鋼等的主要缺點是碳化物顆粒大、數量多、分布不勻，對鋼的機械性能影響很大，特別是淬火變形難于控制。為了改善上述缺點，模塊毛坯必須經多次的鐓粗和延伸的鍛造，并用輕錘快鍛方法，即開始輕打，中間重擊，最后輕打。這樣可防止十字開裂，提高模具使用壽命。鍛造后的碳化物偏析通常要求在3～5級以下，對于精密模具、高韌性模具及承受高載荷要求高強度的模具，碳化物偏析要求在2～3級以下。碳化物偏析等級直接影響模具壽命，某廠校平模為三級時壽命2000件，二級時則壽命為12萬件。LD、65Nb、012Al的碳化物不均勻性隨鋼材尺寸大小而異，尺寸越大，不均勻越嚴重。鍛造加熱及冷卻規范對材料機械性能及金相組織也有很大影響。許多工廠不重視這些因素，造成不應出現的淬火缺陷，這也是造成模具壽命不高的重要因素之一。

        熱處理工藝：據模具失效原因分析，熱處理不當造成的模具損壞約占50%。易出現的主要問題有：退火不當；淬火缺陷，溫度偏低、過燒、冷卻不當等；回火缺陷，溫度太高、回火不足、溫度太低。正確擬定和認真執行熱處理工藝是提高模具壽命的重要環節，模具熱處理包括基體強韌化和表面強化處理兩個方面。基體強韌化在于提高基體的強度和韌性，減少斷裂和變形。國內近年研究的細化碳化物，消除鏈狀碳化物組織的預處理工藝可以使模具壽命提高一倍左右。模具壽命還可以用表面硬化處理的方法來得到提高。表面硬化處理作用主要是提高表面耐磨性、耐蝕性和潤滑性。通常有以下幾種方法：⒈表面化學處理方法。如滲碳、氮化、碳氮共滲、滲合金等。⒉表面處理。滲硫、鍍硬鉻、TiC氣相沉積等。⒊表面加工強化處理。噴丸等。此外，利用滲硼和滲硫復合處理。使表面獲得擴散層、硬化層、減磨層三層組織，大大提高了模具壽命，這種方法使一套冷鐓凹模使用壽命從1000件提高到10.3萬件。在沖頭和型腔上鍍硬鉻，也能提高壽命6～20倍。

        模具設計、加工和管理： 據統計，模具失效原因中，設計和加工因素約占11%～13%，模具設計應保證足夠強度、剛度和對中性，盡力減少應力集中，避免尖角、窄槽，增大圓弧半徑和模具間隙。這些因素都能有效提高模具的壽命。在加工中，磨削加工和電解加工使模具表面產生工藝應力和磨削層、變質層，使模具內部易產生微裂紋而早期失效。為了減少磨削熱和磨削應力，磨削后可在260～310℃水溫溶液中浸泡90min，然后30℃油冷，或510～570℃皂化。電加工后的變質層可以通過調整電加工能量，放慢電加工速度，以減少變質層厚度。也可用機械、電解、腐蝕、噴射、超聲波等方法去掉變質屢或用回火軟化變質層。模具加工的粗糙度也影響模具壽命。根據國外試驗資料表明，最大粗糙度Ramax0.2時，能較好的改善模具壽命。模具失效的原因中，使用管理不當約占7～11%。許多生產部門對模具使用管理不重視，亂丟亂放，不維護保養，收發制度不健全，沒有建立模具卡片。對模具壽命、失效原因心中無數。四川成都某標準件廠狠抓了模具管理，建立了材料和成品檢驗制度，制定模具質量標準和消耗定額，建立了廢舊模具庫，實行以舊換新，頒布模具節約獎制度，取得了明顯效果，全年節約模具鋼1/3左右。因此，強化管理，以提高模具壽命也是十分重要的。本文由模具鋼專業供應商—昆山市龍拓金屬制品有限公司（www.aperhaps.com）06月15日訊。 

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