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提高模具使用保养维护寿命的研究与探索

2017-6-10 3:54:59      点击:
模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能服役。早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经大批量生产使用,因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役。
模具正常寿命
模具正常失效前,生产出的合格产品的数目,叫模具正常寿命,简称模具寿命,模具首次修复前生产出的合格产品的数目,叫首次寿命;模具一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目,叫修模寿命。模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。
模具寿命与模具类形和结构有关,它是一定时期内模具材料性能、模具设计与制造水平.模具热处理水平以及使用及维护水平的综合反映。模具寿命的高低在一定程度上反映一个地区、一个国家的冶金工业、机械制造工业水平。
模具失效形式及机理
模具种类繁多,工作状态差别很大,损坏部位也各异,但失效形式归纳起来大致有三种,即磨损、断裂、塑性变形。
(1)磨损失效
模具在服役时,与成形坯料接触,产生相对运动。由于表面的相对运动,接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分为以下几种:
1)疲劳磨损两接触表面相对运动时,在循环应力(机械应力与热应力)的作用下,使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。
2)气蚀磨损和冲蚀磨损气蚀磨损金属表面的气泡破裂,产生瞬间的冲击和高温,使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象叫气蚀磨损。
冲蚀磨损液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面,使模具表面局部材料流失,形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损。
3)磨蚀磨损在摩擦过程中,模具表面和周围介质发生化学或电化学反应,再加上摩擦力的机械作用,引起表面材料脱落的现象叫磨蚀磨损。
4)磨损的交互作用摩擦磨损情况很复杂,在一定的工况下模具与工件(或坯料)相对运动中,磨损一般不只是以一种形式存在,往往是以多种形式并存,并相互影响。
(2)断裂失效
模具出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失服役能力时,成为断裂失效。断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模具材料多为中、高强度钢,断裂的形式多为脆性断裂。
脆性断裂又可分为一次性断裂和疲劳断裂。
(3)塑性变形失效
塑料模具在服役时承受很大的应力,而且不均匀。当模具的某个部位的应力超过了当时温度下模具材料的屈服极限时,就会以晶格滑移、孪晶、晶界滑移等方式产生塑性变形,改变了几何形状或尺寸,而且不能修复再服役时,叫塑性变形失效。塑性变形的失效形式表现为镦粗、弯曲、形腔胀大、塌陷等。
模具的塑性变形是模具金属材料的屈服过程。是否产生塑性变形,起主导作用的是机械负荷以及模具的室温强度。在高温下服役的模具,是否产生塑性变形,主要取决于模具的工作温度和模具材料的高温强度。
模具寿命的影响因素
(1)模具结构的影响
模具结构对模具受力状态的影响很大,合理的模具结构能使模具工作时受力均匀,不易偏载,应力集中小。模具种类繁多,形式差别很大,工作环境也不尽相同,下面从几个具有共性的方面加以讨论。
1)圆角半径圆角半径分为外(凸)圆角半径和内(凹)圆角半径。工作部位圆角半径的大小,不仅对成形过程及成形件品质有影响,也对模具的失效形式及寿命产生影响。
2)模具结构形式
①整体模具与镶拼模具整体模具的凹圆角半径很易造成应力集中,并由此引起开裂。
②模具的导向采用导向装置的模具,能保证在模具中各相关零件相互位置的精度,增加模具抗弯曲、抗偏载的能力,避免模具不均匀磨损。
(2)模具工作条件的影响
1)成形件的材料、温度
①材质成形件的材料有金属和非金属。一般来讲,非金属材料的强度低,所需的成形力小,模具受力小,模具寿命高。因此,金属件成形模比非金属成形模的寿命低。
②温度在成形高温工件时,模具因接受热量而升温,随着温度的上升,模具的强度下降,易产生塑性变形。同时,模具同工件接触的表面与非接触表面温度差别很大,在模具中造成温度应力。
2)设备特性
①设备的精度与刚度模具成形工件的力是由设备提供的,在成形过程中,设备因受力将产生弹性变形。
②速度设备对模具及工件的作用力是在一段时间内逐渐增加的,设备速度影响施力过程。设备速度愈高,模具在单位时间内受的冲击力愈大(冲量大);时间愈短,冲击能量来不及传递和释放,易集中在局部,造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度。因此,设备速度越高,模具越易断裂或塑性变形失效。
3)润滑
润滑模具与坯料的相对运动表面,可减少模具与坯料的直接接触,减少磨损,降低成形力。同时,润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热,降低模具温度,对提高模具寿命都是有利的。
(3)模具材料性能的影响
模具材料的性能对模具的寿命影响较大,这些性能包括:强度、冲击韧度、耐磨性、耐蚀性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性。
(4)模具制造过程的影响
1)在模块锻造时,模块加热和冷却所带来的内外温差会产生温差应力;镦粗、冲孔和扩孔等过程如技术参数选择不当易使锻坯开裂。此外,当锻比超过一定值后,由于形成纤维组织,横向力学性能急剧下降,导致各向异性。
2)在模具的电加工中,会出现不同程度的变质层,此外由于局部骤热和骤冷,还容易形成残余应力和龟裂。
3)模具的热处理
模具热处理安排在模块锻造、粗加工之后,几乎是模具加工的最终工序。模具材料的选用及热处理工序的确定对模具性能的影响极大
模具维护与保养编辑
一. 目的:使设备能保持最佳的性能状态和延长使用寿命,确保生产的正常进行。
二. 适用范围:适用模具的维修和保养。
三. 定时检查、维护:需由模具维修、上下模人员进行定时保养和检查。
四.加工过后的模具使用电解工超声波清洗法清洗效果更好.清洗的同时起到防锈的作用
1. 每日的例行检查和维护:
1.1 运行中的模具是否处于正常状态
a. 是否有低压锁模保护;
b. 活动部位如导柱、顶杆、行位是否磨损,润滑是否良好?要求至少12小时要加一次油,特殊结构要增加加油次数。
c. 模具的固定模板的螺丝和锁模夹是否松动;
1.2生产正常状况:检查产品的缺陷是否与模具有关;
1.3下机时要对模具进行全面检查并进行防锈处理: 抹干型腔、型芯、顶出机构和行位等部位水份并喷洒模具防锈剂或涂抹黄油。
1.4下机后的模具要放在指定地点并作好记录:
(1)模具状况:完好还是待修。(2)下模时的防锈处理方式。
2. 每季的例行检查:
主要是对放置两个月以上没有使用的模具进行清理维护。
2.1打开模具,检查内部防锈效果,有异常情况,须重新进行防锈处理. 长期不使用的模具须涂抹黄油.
2.2 放回原位并作好记录.
模具的制作和检验编辑
模具是机械工业生产的基础工艺装备,是生产工业产品中不可缺少的工具,模具钢制作的模具的性能需要通过严格的生产工艺监督,对模具的制作的原材料也都要必须经过严格的把关,防止模具因材料问题形成早期失效的热处理开裂等缺陷。[1] 
模具的原材料的控制从下列几方面进行:
1、宏观检验
化学成分对保证钢材的性能是决定性的,但成分合格,不能全面来说明钢材性能,由于钢材内部组织和成分的不均匀性,宏观检验在很大程度上补充了这方面的不足。
宏观检测可以观察钢的结晶情况,钢的连续性的破坏和某些成分的不均匀性。
标准《结构钢的低倍组织缺陷评级图》GB1979
宏观常见8种缺陷:偏析、疏松、夹杂、缩孔、气泡、白点、裂缝、折叠。
2.1、退火组织的评定
退火的目的,降低钢的硬度,便于机加工,同时也为后续的热处理作组织准备。
碳素工具钢退火组织按GB1298第一级别评级图评定。
2.2、碳化物不均匀性
Cr12型莱氏体钢,组织中含有大量的共晶碳化物,碳化物不均匀性对使用性能产生非常重要的影响,所以对其碳化物的分布必须有严格的控制。
总而言之,由于模具生产厂和车间的生产对象比较繁琐,并且多少又是单件、小批量,从而为模具生产定额的制定和管理带来一定的难度,再加上各厂和车间的生产方式、设备、技术素质又不太一样,所以在制定定额时,必须要根据本厂和车间的实际情况,找出适当的方法制定出既先进又合理的工时定额,以提高劳动生产率的目的。