如何提高模具寿命

如何提高模具寿命

摘要: 现如今，模具成型各种工业产品是一种重要工艺方法，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。而对于挤压模具，由于工作环境十分恶劣，在挤压生产中长时间的承受高温、高压、强摩擦及循环载荷的冲击作用，导致模具使用寿命低且损耗大，通常模具费用占挤压生产成本的10%到15%。因此，延长模具寿命，降低模具成本，一直是挤压生产过程中人们最关心的一个重要问题。模具寿命不仅与挤压工艺、模具制造工艺过程有关，而且还与模具的材质选择有重要的关系。本篇就谈谈如何提高模具寿命。

关键字：模具、使用寿命

1、影响模具寿命的因素

（1）模具材质的影响

经过认真选用的热作模具合金钢制作成的挤压模具材质会影响模具的使用寿命。模具钢冶炼标准对化学成分，特别是杂质元素的含量控制有严格的范围，例如硫、磷含量均不允许超过0.03%，其他合金元素也有波动范围。正是由于这个波动范围存在，导致模具钢的性能差异较为突出，致使模具在生产工作中综合性能特点各个不相同，可能造成模具早期失效。

（2）模具设计或制造缺陷的影响

模具在设计与制造过程中，因疏忽大意而留下缺陷，也会直接导致模具使用时的早期失效。

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（3）模具热处理工艺的影响

模具热处理是模具制造不可缺少的重要环节，它包括退火，淬火，回火，氮化等处理方式。这些方式所要达到的目的各不相同，其处理工艺也大不一样。

（4）模具使用操作的影响

模具作为挤压加工的成形工具，置身于十分恶劣的工作环境之中，一旦发生挤压操作违反操作规程，首先遭受破坏的可能就是模具。

总之，影响模具寿命的因素远不止上述几种，不管何种原因致使模具早期失效，都将给生产、效益等多方面带来损失。

2、延长模具使用寿命的途径

（1）模具材质

选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法.加工对象. 模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。

在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，如硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如YG15、YG20）；对小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（T10A）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐模性和抗冷热疲劳性能的材料（如５CrM-nMo）；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如３Cr2W8V）；塑料模具则应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹

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配，如：凸模用工具钢（如T10A），凹模用高碳高铬钢（如Cr12、Cr12MoV），模具使用寿命可提高５～６倍。冲裁模的主要失效形式是刃口磨损，就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料；冲压模主要承受周期性载荷，易引起表面疲劳裂纹，导致表层剥落，那就要选择表面韧性好的材料；拉深模应选择磨擦系数特别低的材料；压铸模由于受到循环热应力作用，故应选择热疲劳性强的材料；对于注塑模，当塑件为ABs、PP、Pc之类材料时，模具材料可选择预硬调质钢，当塑件为高光洁度、透明的材料时，可选耐蚀不锈钢，当制品批量大时，可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料，以防粘模加剧模具零件的磨损，从而影响模具的质量。

（2）合理的模具结构

模具结构设计主要考虑导向精度合理、冲裁间隙恰当、刚性好，还要考虑尽量采用组合式模具。

模架应有良好的刚性，不要仅仅满足强度要求，模板不宜太薄，在可能的情况下尽量增厚，甚至增厚50%。多工位模具不宜仅用2根导柱导向，应尽量做到4根导柱导向，这样导向性能好。因为增加了刚度，保证了凸、凹模间隙均匀，确保凸模和凹模不会发生碰切现象。浮动模柄可避免压力机对模具导向精度的不良影响。凸模应夹紧可靠，装配时要检查凸模或凹模的轴线对水平面的垂直度以及上下底面之间的平行度。在冷挤压时，凸模和凹模的硬度要合适，要充分发挥强韧化处理对延长寿命的潜力。如W6Mo5Cr4V2钢冷挤压凸模，当硬度≥60HRC时可正常使用，寿命为3000～3500件。但如果凭经验认为硬度低、塑性好，寿命一定延长时就会大失所望，当硬度为57～58HRC挤压工件时，凸模的工作带会镦粗。某厂检测挤压第1件以后凸模的工作带尺寸发现，镦粗增大量为0.01～0.04mm。对于热挤凹模就不能套用冷挤摸的经验，当把3Cr2W8V钢热挤凹模的硬度值从＞40HRC降到37～38HRC时，使用寿命从1000～2000次提高到6000～8000次。

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根据经验，不同的锻压设备上的模锻对锻模的硬度要求不尽相同，即使在同一种锻压设备上的模锻，锻不同的产品对模具的硬度要求也不相同。

(3) 模具的热处理

从模具失效分析得知，４５％的模具失效是由于热处理不当造成的。众所周知，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此对模具表面的加工质量要求非常高。但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。因此，模具的表面性能反而比基体差。采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。基体的强韧化在于提高基体的强度和韧度，减少断裂和变形。表面强化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。

（4）模具正确的使用

模具的正确使用与维护，也是提高模具质量的一大因素。例如：模具的安装调试方式应恰当，在有热流道的情况下，电源接线要正确，冷却水路要满足设计要求，模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具时，还需对模具进行定期维护保养，模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油，对于锻模、塑料模、压铸模之类模具在模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具进行有计划的防护性维护，并通过维护过程中的数据处理，则可预防模具在生产中可能出现的问题，还可提高维修工作效率。

3、总结

模具的质量，无论是模具的设计者和制造者、制件的设计者，还是模具的使用者都应

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积极关心的问题，随着技术的不断创新、新材料的广泛采用、加工工艺的不断变革，使用与维护条件的差异等等都不同程度的影响模具的寿命。“模具寿命”的涉及面很广泛，相当复杂，提高模具寿命的方法有多种，途径也很多，本文仅进行了略作阐述，对模具寿命有了更广泛、更深刻的认识。

参考文献

【1】《热挤压模具设计与制造基础》【M】.铜陵学院自编

【2】付建军.模具制造工艺【M】.机械工业出版社

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