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昆山拉伸類(lèi)模具的表面拉傷問(wèn)題及處理方法
[2016-08-10]

昆山拉伸類(lèi)模具的表面拉傷問(wèn)題及處理方法

一.昆山拉伸冷沖模的材料選擇
若被加工的選擇材料是鋼鐵材料,無(wú)論采用何種模具鋼或鑄鐵,在沒(méi)有任何采用合適的表面處理情況下,一般都很難解決工件的拉傷問(wèn)題。
從模具凸、凹模材料入手解決工件的拉傷問(wèn)題,可以采用硬質(zhì)合金。一般情況下,由這種材料制作的凸、凹??估瓊阅芎芨?,存在的問(wèn)題是材料成本高,不易加工。
對于較大型的模具,由于燒制大型硬質(zhì)合金塊較困難,即使燒制成功,加工過(guò)程也有可能出現開(kāi)裂,成材率低,有些幾乎難以成形。此外,硬質(zhì)合金性脆,搬運、安裝使用過(guò)程中都要極其小心,稍有不慎就有可能出現崩塊或開(kāi)裂而報廢。另外,由于硬質(zhì)合金的組織結構是由硬質(zhì)的碳化鎢顆粒和軟的粘結鈷相所組成,硬質(zhì)碳化鎢顆粒的耐磨抗咬合性能很高,而鈷相由于硬度很低,耐磨性較差,使用過(guò)程中鈷相會(huì )優(yōu)先磨損,使凸、凹模表面形成凹凸不平,如此生產(chǎn)出來(lái)的工件表面也會(huì )出現拉痕,此時(shí),需對模具凸、凹模表面進(jìn)行研磨拋光后方可進(jìn)行再生產(chǎn)。對于奧氏體不銹鋼工件,由于其面心立方結構也容易與鈷相形成咬合而使工件的表面出現拉傷。
采用合適的銅基合金也可解決工件的拉傷問(wèn)題,但銅基合金一般硬度較低,易出現磨損超差,在大批量生產(chǎn)的情況下,這種材料的性?xún)r(jià)比較低。
對于較大型的模具,如汽車(chē)覆蓋件的成形模具,大量采用了合金鑄鐵。鑄鐵只能減輕工件的拉傷,無(wú)法消除拉傷問(wèn)題,要徹底解決拉傷問(wèn)題,需輔以滲氮、鍍硬鉻等表面處理。但如此制作的模具往往壽命較短,在使用一段時(shí)間后,如出現拉傷,又需修模,并重新進(jìn)行表面處理。
在模具材料方面,也有采用陶瓷制作模具凸、凹模,并成功解決工件拉傷問(wèn)題的報道。由于其性脆,成本高,不可能大批量推廣應用。
對于生產(chǎn)批量很小而形狀簡(jiǎn)單的大型拉伸類(lèi)模具,也有采用橡膠等高分子類(lèi)材料制作模具凸、凹模的報道,此類(lèi)模具不會(huì )拉傷工件表面,但實(shí)際應用很少。
拉伸模具常見(jiàn)的拉傷和磨損以及斷裂是目前常見(jiàn)的問(wèn)題,選材方面也是一直困擾的原因。大型的拉伸模具除了要求鋼材的材質(zhì)有保證外,尺寸的極限也不得不特殊定制或者鍛打,由此也對材質(zhì)的保證產(chǎn)生非常大的風(fēng)險。
由世界上最大的特殊鋼鐵公司瑞典SSAB鋼鐵集團開(kāi)發(fā)的TOOLOX新型工模具鋼,是一種具有高韌性、高耐磨性、基本沒(méi)有內應力的一種預硬的新型工具鋼,而且具有非常高的純凈度,晶粒度非常細小,S、P含量極少,析出的碳化物含量少,而且非常均勻。關(guān)鍵在于幾乎不變形的特殊性,解決了尺寸穩定性問(wèn)題和極高的拋光效果,也大大減少了生產(chǎn)過(guò)程的粘著(zhù)磨損,再者,達2米的寬度也解決了模具選材的尺寸限制。
二.解決拉伸模拉傷問(wèn)題的一些方法
解決模具及工件成形過(guò)程中的拉傷問(wèn)題,應依照減小粘著(zhù)磨損的基本原則,通過(guò)改變接觸副的性質(zhì)作為出發(fā)點(diǎn)。
以下就構成此對接觸副的三方,即被成形工件的原材料方面、工件與模具之間、模具方面分別予以分析。
1.被成形工件的原材料方面
通過(guò)對原材料進(jìn)行表面處理,如對原材料進(jìn)行磷化、噴塑或其他表面處理,使被成形材料表面形成一層非金屬膜層,可以大大減輕或消除工件的拉傷。這種方法往往成本較高,并需要添加另外的生產(chǎn)設備和增加生產(chǎn)工序,盡管這種方法有時(shí)有些效果,但實(shí)際生產(chǎn)中應用卻很少。
2.工件與模具之間
在模具與成形材料之間加一層PVC之類(lèi)的薄膜,有時(shí)也可以解決工件的拉傷問(wèn)題。對于生產(chǎn)線(xiàn),通過(guò)機構可以達到連續供給薄膜;而對于周期生產(chǎn)的沖壓設備,每生產(chǎn)一件工件需加一張薄膜,影響生產(chǎn)效率。此方法一般成本也很高,還會(huì )產(chǎn)生大量廢料,對于小批量的大型工件的生產(chǎn),采用此種方法是可取的。
在一些成形負荷很小的場(chǎng)合,有時(shí)通過(guò)添加潤滑油,或加EP添加劑的潤滑油就可以解決工件的拉傷問(wèn)題。
3.模具方面
通過(guò)改變模具凸、凹模材料,或對模具凸、凹模進(jìn)行表面處理,或者選用合適的模具材料,使被拉伸材料與凸、凹模這樣接觸性質(zhì)發(fā)生改變。實(shí)踐證明,這是解決拉傷問(wèn)題經(jīng)濟而有效的方法,也是目前廣泛采用的方法。
規范的熱處理工藝也是目前存在的問(wèn)題。對于拉伸模具的結構、模具鋼的力學(xué)性能要求等方面需要熱處理的配合,特別是大型、復雜的拉伸件,尺寸大對熱處理工件的爐內擺放使受熱均勻、合理的工藝有較高的要求。尺寸變形和開(kāi)裂常而發(fā)生,較高的硬度對后續的加工也增加難度和周期延長(cháng),從而成本提升。瑞典SSAB鋼鐵集團預硬的TOOLOX拓達鋼無(wú)需熱處理,避免了熱處理方面的問(wèn)題,也減少模具周期,綜合成本方面得到降低。
綜上所述,解決工件及模具凸、凹模表面拉傷問(wèn)題的方法很多。對于具體的個(gè)案,應根據工件和載荷大小、生產(chǎn)批量、被加工材料的種類(lèi)等情況選擇應用的方法。在所有解決拉傷問(wèn)題的方法中,以采用瑞典TOOLOX拓達鋼為模具材料,和對模具凸、凹模表面進(jìn)行化學(xué)氣相沉積、TD覆層處理為最好,其中又以TOOLOX拓達鋼性?xún)r(jià)比最高。


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