提高熱擠壓模具壽命的有效途徑

吳麗麗 楊 妍 陳強民 井振海 時立國

(1.葫蘆島市特種設備監督檢驗所，遼寧 葫蘆島 1 2 5 0 0 1;2.葫蘆島錦華精密鍛造有限公司，遼寧 葫蘆島 1 2 5 1 2 5)

1 概述

現代化工業生產中，隨著科學技術的不斷發展，模具這種重要的工藝裝備，它具有優質、高產、低消耗和低成本的特點。在國民經濟各個部門中越來越多地得到廣泛的應用，其中機電產品中約60%~70%，電子產品約占80%，輕工業產品約占85%。然而其中使用熱擠壓模具的比例又占有相當的比例，并有越來越大的趨勢。隨著工業產品品種和數量的不斷增加和生活的需要，人們對模具的制造周期、質量的優劣，壽命的長短特別關注。研究和探討如何提高熱擠壓模具使用壽命，延長服役時間，促進采用模具新技術、提高經濟效益，正是本文的目的。

2 影響熱擠壓模具使用壽命的主要因素

工廠調查表明，模具失效的因素中，模具材料及熱處理為主要因素，詳見表1，其比例為70%，這樣模具材料及熱處理的優劣，在整個模具

表1 模具失效因素

制造業中顯得更加重要。

模具材料的性能、材質的優劣、熱處理的選用及其工藝是否合理，使用模具是否合理等因素，對模具制造精度，合格率成本、服役時間的承載能力，壽命的長短均有密切關系。

熱擠壓模具的工作條件相當惡劣。即承受壓縮應力、彎曲應力脫模時也承受一定的拉應力。另外還要受到沖擊負荷的作用。模具與熾熱金屬接觸時間較長。工作溫度高達600~800℃。熱擠壓模的失效形式主要是模膛過量塑性變形，開裂，熱疲勞和熱磨損。因此這類模具特別要求具有高的熱穩定性、較高的高溫強度和足夠的韌性，良好的耐熱疲勞性和高的耐磨性的材料及適當的處理方法。

3 合理選用模具材料及其熱處理

熱擠壓模具材料熱處理對模具的使用壽命的長短顯得特別重要。選用模具材料時應考慮：滿足其工作條件要求，滿足工藝性能的要求，即可鍛性，加工性，淬硬性，退火性等。在滿足使用性能的條件下，盡可能降低生產成本，選用價格低廉，市場供應充足易于購買的材料。我廠主要選用3Cr2W8V和4Cr5MoV1Si其熱處理硬度為48~52HRC，盡量采用真空熱處理。

為滿足模具的工作條件要求，延長使用壽命便于維修特采用表面強化處理技術，我廠模具主要是采用滲碳和滲氮共滲，中高碳的低合金模具鋼和高合金鋼均可進行。這樣可顯著提高模具其熱疲勞性能。

4 合理設計模具結構，提高模具加工精度

模具設計是影響模具壽命的重要因素。合理的模具結構，能使模具在工作時受力均勻，應力集中小：

（1）整體模具不可避免的存在凹的圓角，當圓角半徑小于2㎜或深窄模膛的凹圓角，或凹圓角加工留有刀痕時，都易造成應力集中，并由此引起開裂。

如圖1的結構易在k處產生裂紋

改成圖2結構后避免了裂紋的產生提高摸具的壽命。

（2）在毛坯公差范圍內為了減小毛坯頂出力減少毛坯存留模腔的時間，模具適當加斜度，如鐘形殼產品頭部同一直徑尺寸上端比下端尺寸大0.1㎜左右。桿部同一直徑處上端直徑比下端大0.4㎜左右。這樣減小出模頂出力，減小凹模腔型表面拉傷。決不允許有反向斜度，即倒梢，否則就會降低毛坯質量減少模具使用壽命，甚至造成悶料，造成模具損壞。

（3）模具的導向裝置也很重要的，它可以保證模具在工作中模具零件的相對位置精度，避免模具不均勻的磨損，可靠的導向結構對避免凸模與凹?；ハ嗫袀盀橛欣瑢π￠g隙的模具顯得特別重要。否則易產生偏載啃模造成模具早期失效。

（4）采用合理的凸、凹模間隙，不但有效提高產品質量，對模具的壽命也有一定的影響。間隙過小會產生啃模，間隙過大，不但影響產品同軸度，還會由于偏載使凸模彎曲，影響凸模壽命。

（5）模具的加工精度，決定于模具制造過程的最后的一道拋光工序。拋光的好壞不僅直接影響模具的使用壽命，而且對成品的表面光潔、尺寸精度都有影響。

（6）合理裝配，調試和管理

一套好的模具，除了保證模具零件的加工外，還必須做好裝配工作。如果裝配時調整不好，會造成凸模間隙不均勻，加劇模具磨損，同時擠壓出不良產品。

模具在裝配前應根據工裝總圖的要求，確定合理的裝配順序和裝配方法。凹模預緊套子應壓緊，裝配完成后，試車再調整，直至合適為止。凹模在工作一段時間后，最好采用超前維修，進行腔內拋光，以避免掛蠟，拉溝等現象的出現，以提高模具壽命。

結語

綜上所述，通過對影響熱擠壓模具壽命因素的分析，正確選擇模具材料及其熱處理，合理設計鍛模結構，提高模具精度，對模具合理裝配、調試、管理、維護均可以提高熱擠壓模具的壽命，降低鍛件生產成本。

此外，良好的潤滑和冷卻也是提高模具壽命的方案之一。

[1]模具實用技術叢書編委會編[M].北京：模具材料與使用壽命.

[2]夏巨諶,丁永祥,胡國安.閉式模鍛[M].北京:機械工業出版社.1993.