修邊沖孔類模具由于作用力位置相對集中容易損壞,較之成型類模具,壽命更短。為了提高沖壓件質(zhì)量,降低成本,延長沖壓模具壽命,必須正確使用和合理維護模具,嚴格執(zhí)行沖壓模具“三確認”制度(使用前確認,使用過程中確認與使用后確認),并做好沖壓模具的保養(yǎng)工作。
汽車覆蓋件沖壓模具在生產(chǎn)過程中損壞率較高,但由于沖壓工藝內(nèi)容不同,模具工作條件不同,影響沖壓模具壽命的因素是多方面的。特別是修邊沖孔類模具由于作用力位置相對集中就更容易損壞,較之成型類模具,壽命更短。
以下就結(jié)合沖壓鈑材、修沖類模具結(jié)構(gòu)、模具鑲塊材料、模具鑲塊的熱加工工藝、模具表面質(zhì)量、模具工作面表面處理、修邊刃口線切割加工后表層的控制、沖壓機床、模具的使用與合理保養(yǎng)九個方面來談一下修邊沖孔類模具的失效原因及相應的改善措施。
1 沖壓工藝設(shè)定及應用時應注意以下幾個方面:
A 沖壓工藝設(shè)定時應盡量避免立切刃口的設(shè)定,立切人刃口因為其工作原理是近似于平行鈑材表面沖裁厚度逐漸加厚的沖裁過程,因而應將立切部分轉(zhuǎn)化成側(cè)吊沖裁,或轉(zhuǎn)化為平切刃口進行沖裁加工。
B 落料模具也是修邊沖孔模具的一種,在沖壓工藝設(shè)定時落料模具應注意鈑材的件與件之間的搭邊距離。搭邊距離應大于兩倍的鈑料厚度,如果選擇不合理的搭邊距離則會對落料模具刃口產(chǎn)生極大的影響,會造成刃口的滾崩和磨損加劇。因此,必須在考慮提高單臺車鈑材利用率的同時,選擇合理的搭邊距離,以提高模具的使用壽命。
C 沖壓鈑材質(zhì)量是沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵因素,在生產(chǎn)過程中,由于鈑材厚度公差超差、鈑材性能波動、鈑材表面質(zhì)量問題(麻坑、銹蝕))等不良因素往往會造成模具沖頭及鑲塊的刃口磨損加劇、易崩刃等不良后果。故而我們在生產(chǎn)中應盡量規(guī)避這些因素所帶來的風險,我們應做到以下幾點:
①在鈑材選擇時盡量選擇性能好的鈑材,以避免鈑材性能波動,包括選擇大型鋼廠生產(chǎn)的鈑材材質(zhì);
②嚴格的進貨檢驗制度是生產(chǎn)的保障,沖壓生產(chǎn)前應對鈑材進行鈑材牌號、板厚、生產(chǎn)廠家,物理性能、化學性能、表面質(zhì)量嚴格檢驗。只有檢驗合格后的鈑材才能進行沖壓生產(chǎn)。
③在生產(chǎn)過程中需選擇合適的潤滑油,以保護模具。
2 修邊沖孔類模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計應該以模具的沖裁力為基礎(chǔ)來進行鑲塊材質(zhì)的選擇及沖裁結(jié)構(gòu)的設(shè)計,并在設(shè)計中充分考慮沖裁間隙對于模具的影響。
(1) 在修邊沖孔類模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計時首先對板厚的影響考慮在先,鈑料厚度超過1.2毫米的模具鑲塊材質(zhì)即應選擇整體鍛造鑲塊或鈑材鑲塊,材質(zhì)為Crl2MoV或更優(yōu)材質(zhì),鈑料厚度小于1.2毫米的模具鑲塊一般材質(zhì)為鑄造7CrSiMnMoV及俗稱空冷鋼。
(2)模具設(shè)計時選擇合理的沖裁間隙。一般根據(jù)覆蓋件模具根據(jù)現(xiàn)場調(diào)整經(jīng)驗,合理的沖裁間隙是材料板厚的3%~6%,根據(jù)凸、凹模的形狀、刃口曲率、型面落差進行不同的沖裁間隙調(diào)整,不合理的沖裁間隙對于沖壓件產(chǎn)品質(zhì)量有較大的影響會造成制件毛刺及制件變形,還嚴重影響模具的使用。
3 模具鑲塊材料選擇,正如前面提到的模具設(shè)計時的材料選擇原則,根據(jù)不同的鈑材板厚選擇不同的鑲塊材質(zhì),常用的汽車覆蓋件修沖類模具鑲塊國產(chǎn)材料有Crl2MoV、Crl2Mo1V1、鑄造7CrSiMnMoV,進口近似性能材料有SKD11、SKD12、HMD5等。對于模具壽命的影響在材質(zhì)方面具體表現(xiàn)為材料的加工性能,必須易于加工,這里說的加工不但是機械加工還包括鉗工的手工加工性能,材料還應具有較高的淬火后硬度,例如鑄造7CrSiMnMoV通常要求淬火硬度達到HRC50~HRC55,Crl2MoV和SKD11淬火硬度達到HRC50~HRC55。如果模具鑲塊硬度不合格將直接影響模具使用壽命。
4 模具鑲塊的熱處理方式對模具使用壽命有很大影響,通常當制件鈑材板厚小于1.2毫米選擇鑄造7CrSiMnMoV鑲塊時熱處理方式主要通過火焰淬火方式進行淬火,這種淬火方式對于淬火操作人員技術(shù)要求較高,隱形技術(shù)成分較多,不容易進行量化識別,如果在淬火過程中出現(xiàn)脫碳或硬度不足等情況不可彌補。Crl2MoV鑲塊通常采用真空淬火的熱處理工藝,具體工藝如下:
a,分級預熱在400度保溫2h,后升溫到650h 度,保溫3.5h,出爐將工件面用硼酸保護入爐升到850度保溫8小時.
b,淬火預冷到760-780度入油,冷卻40分左右,將尾部提了油面20分.
c出油立回火,溫度為460度,9-11h bm 出爐油冷至200度空冷. 但是鍛造Crl2MoV鑲塊通常在鍛造完成后需進行預先熱處理,通常采用等溫求化方式進行退火處理。比如對于Cr12MoV鑲塊,制作修邊沖孔模具刃口常因碳化物分布不均而使用中發(fā)生崩刃現(xiàn)象,因此必須進行改鐓改鍛.后碳化物偏析應在2-3級以下,鍛后還需及時進行退火,其球化退火工藝: 850-860保溫2-4h 爐冷到720-760保溫3-5 h爐冷到500度空冷。Cr12MoV鑲塊淬火與回火環(huán)節(jié)是鍛造模具鑲塊熱處理中最要緊的環(huán)節(jié)。如果在淬火加溫時過程中發(fā)生溫度過高情況,不但會造成模具鑲塊具有很高的脆性,而且在冷卻過程和后期的工作過程中容易引起變形和開裂,嚴重影響模具壽命。Cr12MoV鑲塊淬火后馬上進行回火處。回火的及時性也是Cr12MoV鑲塊后期使用過程中保證模具使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
5 模具表面質(zhì)量模具鑲塊刃口表面的光潔度的優(yōu)劣對于模具鑲塊的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分密切的關(guān)系,直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對模具壽命影響很大,還會影響沖壓件切口質(zhì)量,會產(chǎn)生毛刺,直接影響沖壓模具的使用壽命和精度。
6 修邊立切刃口的表面強化處理,目前為提高模具立切刃口等特殊部位的使用壽命,模具表面處理技術(shù)應用越來越廣泛,目前應用于汽車覆蓋件模具中比較多的表面處理技術(shù)有化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)和在鹽浴中向鑲塊浸鍍碳化物法(TD)等。其中物理氣相沉積法(PVD)主要應用于薄板類模具,其優(yōu)點是處理時間短、處理溫度低鑲塊熱變形量小,有效降低模具維修周期,但耐磨性和表面硬度不及鹽浴中向鑲塊浸鍍碳化物法(TD), TD具有變形量大、時間長等缺點,TD處理在中厚鈑材模具中以其高表面硬度(HV3200~3700)得以廣泛應用。
7 線切割變質(zhì)層的控制 沖壓模具刃口多采用線切割加工。由于線切割加工的熱效應和電解作用,使模具加工表面產(chǎn)生一定厚度的變質(zhì)層,造成表面硬度降低,出現(xiàn)顯微裂紋等,致使線切割加工 的沖壓模具易發(fā)生早期磨損,直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃,縮短模具使用壽命。因此,在線切割加工中應選擇合理的放電間隙,盡量減少變質(zhì)層深度。
8 沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備(如機械壓力機)的精度與剛性對沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好,沖壓模具壽命大為提高。
9 模具的正確使用和合理保養(yǎng) 為了保護正常生產(chǎn),提高沖壓件質(zhì)量,降低成本,延長沖壓模具壽命,必須正確使用和合理維護模具,嚴格執(zhí)行沖壓模具“三確認”制度(使用前確認,使用過程中確認與使用后確認),并做好沖壓模具的保養(yǎng)工作?傊谀>咴O(shè)計、制造、使用和保養(yǎng)全過程中,應用先進制造技術(shù)和實行全面質(zhì)量管理,是提高模具壽命的有效保證,并且致力于發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn),加強模具標準化工作,除零部件標準化外,還有熱處理標準化、設(shè)計參數(shù)標準化、設(shè)備精度標準化、加工方法標準化等,不斷提高模具設(shè)計和制造、使用保養(yǎng)水平,以此來提高修邊沖孔類模具壽命。