Z型直角掛板模具開裂問題

文/孫小玲

Z型直角掛板模具開裂問題

文/孫小玲

錦州市電力線路器材有限公司 遼寧省 錦州市 121012

電力金具常用的聯結金具有很多種，其中Z型直角掛板(以下簡稱為掛板）最為常用，這種掛板在加工過程中，模具有開裂的現象，不但影響了加工速度，同時也增加了成本。為此，對直角掛板模具外觀進行了觀察和研究，對模具的材質進行了化學分析，提出了改進的措施，有效地緩解了這一現象，在提高生產效率的同時，降低了生產成本。

Z型直角掛板；模具；開裂；改進措施

各個電力金具生產廠家在加工掛板時基本全部采用熱鍛工藝生產。

該掛板采用35#材料鍛造，加工工序為下料—加熱鍛造---銑型加工---鉆孔---打磨去刺---拋光----鍍鋅----組裝。其中加熱鍛造是關鍵過程。在生產過程中，摩擦壓力機加熱鍛造了幾百個掛板后，鍛模的下模就會出現開裂而報廢，致使生產成本高，影響生產效率。針對以上問題，本文對模具下模的開裂原因進行了探討，并提出了一系列合理化的建議。

1 外觀觀察

經過幾次模具的開裂位置，我們發現基本都發生在模具型腔的拐角處，從型腔一直延伸到模具的外圍，表面無明顯變形及腐蝕。

2 化學成分檢驗

采用直讀光譜儀對開裂模具進行了化學成分分析，結果如表1所示

表1 開裂模具的化學成分分析(質量分數，%)

3 分析與討論

通過上述化學成分分析結果可以看出，該直角掛板鍛模材料化學成分符合5CrNiMo 鋼標準要求。經過生產現場的反復觀察與分析，造成下模失效的原因有：

（1）材料的性能。該模具材料采用的是熱作模具鋼5CrNiMo，該材料的塑性、韌性性能良好，尺寸效應不敏感。由于碳化物形成元素含量不高，二次硬化效應弱，故熱穩定性較差，熱強性不高，通常在400℃以下工作可保持較高的強度，超過400℃時強度便急劇下降[1]。直角掛板在鍛造過程中，往往需將坯料加熱到1000℃以上，終鍛溫度也在700℃---800℃之間，造成模具的硬度急劇下降。合模時，下模承受很大的應力，從而導致下模的開裂。

（2）模具開裂部位位于模具型腔的拐角處，說明該處強度不夠，可能是由于產品拐角處的圓角太小，使該處的內應力增大，在模具拐角處易造成應力集中，即局部產生高應力而導致裂紋[2]。

（3）坯料下料的長度不夠準確。坯料太長，則鍛壓成型時會導致型腔拐角處受擠壓嚴重，很難退料，若強行退料，會造成模具表面損壞，模具強度下降。

（4）直角掛板的熱鍛沒有采用預鍛工序。由于此掛板的尺寸偏大，在終端模具上難以一次成型，往往需要二次甚至多次沖壓，但此時坯料已降溫變硬，使沖壓工件的沖壓力增大，震裂模具。因此熱鍛時應先在預鍛模具上將坯料加工成接近產品尺寸的坯料，然后再經終鍛模具一次成型。

（5）坯料加熱溫度不夠，使坯料鍛壓部分太硬，鍛壓時模具與坯料硬碰硬，造成模具受力過大而開裂。

針對上述原因的分析，我們做出了以下相應的對策：

（1）從使用情況來看，下模的損壞主要是突然開裂，而不是因下模過熱造成模腔邊緣下塌變形這說明它的導熱性差不是下模損壞的主要原因。因此我們繼續采用熱作模具鋼5CrNiMo，但是對其熱處理做出相應的調整，即適當降低其回火溫度，提高模具的硬度。

（2）由于產品拐角處的圓角太小，使該處的內應力增大，在模具拐角處易造成應力集中，即局部產生高應力而導致裂紋，針對以上情況，我們修改了產品的設計，加大了過渡圓角，這樣既不影響安裝性能，又能很好的避免由于圓角過小導致模具開裂的情況。

（3）多次精確計算求平均值，并且從小尺寸開始試模，慢慢遞增，找到一個最合適的尺寸，減小對模具的損傷。

（4）在終鍛之前增加一個預鍛的工序，設計一個簡易的預鍛模，在400KG空氣錘上先預鍛到接近的尺寸，然后放入終鍛型槽中熱鍛。

（5）采用紫外測溫儀等先進設備對加熱坯料進行監測，保證坯料加熱到既定的溫度。

此外，模具在加工產品前的預熱也是一個重要的原因，模具往往會由于預熱不足而導致開裂。

經過上述一系列的改進措施，模具開裂的情況得到了有效地緩解，大大的提高了生產效率，降低了生產成本。

4 結束語

通過對模具開裂的原因進行分析研究，研究總結制定出避免模具開裂的對策，有效的緩解模具開模的現象，從而避免因模具損壞而影響生產，提高了生產效率，降低模具損耗和生產成本。

[1]孫友余等.模具手冊。北京：機械工業出版社，1996

[2]朱偉恒，朱繁康，冼酷元等．4Cr5MoSiV1鋼制熱擠壓模開裂失效分析［J］.熱處理，2011，2

孫小玲（1981—），女，遼寧省錦州人，工程師，大學本科。從事電力金具技術方面的工作多年。