冷作模具失效分析及优化对策

冷作模具失效分析及优化对策

摘要：冷作模具失效是冷作模具常见质量问题，不仅会影响冷作模具使用性能的良好性，而且还会缩短模具使用寿命，同时也会增大生产加工成本，不利于零件加工的高质量、高效率、低成本完成，所以，就需要采取有效优化对策，避免出现冷作模具失效现象，确保其应用价值和作用的充分发挥。文章对几种常见的冷作模具失效类型及具体进行了详细分析，提出了几条预防冷作模具失效的合理化对策，具有一定的借鉴和参考价值。

关键词：冷作模具；失效类型；失效原因；优化对策

冷冲压模、冷挤压模和冷镦模，是应用最为广泛的冷作模具，任何一种冷作模具的工作条件都比较恶劣，模具受力情况复杂，在多种应力的长期作用下，冷作模具内部的组织结构便会发生变化，出现多种组织损伤，进而造成冷作做模具失效，影响零件生产的顺利进行。为了减少冷作模具失效现象，改良其结构性能，延长其使用寿命，就需要从模具设计及加工等环节入手，做好冷作模具失效预防措施。

1.冷作模具失效类型及原因

1.1断裂失效及原因

断裂失效主要是冷作模具在使用过程中，因其表面出现裂纹或者破损所造成的一种失效现象，常见于冷挤压模和冷镦模中，分别表现为脆断和开裂脆断或掉块，凸凹膜破裂、刃口崩刃、冲头折断都属于断裂失效中比较典型的情况。冷作模具断裂失效与制作材质有着直接的关系，当材质强度和韧度达不到标准时，便会出现断裂失效现象。对于冷挤压模和冷镦模来讲，在对金属零件塑形过程中，其表面温度会因为挤压受力而迅速升高，容易产生疲劳裂纹，引发断裂失效现象[1]。

1.2磨损失效及原因

冷作模具在运行过程中，工作部件与被加工材料处于不断摩擦状态，长时间下去便会造成磨损失效。冷作模具常见磨损形式主要有均匀磨损、不均匀磨损、局部脱落等，在冲压模中出现几率较高，而冷挤压模和冷镦模中的磨损失效，主要出现在模具型腔位置。冷作模具磨损是一种必然现象，如果模具工作部件与被加工材料之间的摩擦状态比较稳定，则属于正常磨损，这种磨损与模具材料的抗磨损性能有关；如果模具在局部高压高温状态下，与被加工材料摩擦，便会出现非正常摩擦，两者之间活发生咬合现象，在加工零件表面留下划痕等缺陷。

1.3变形失效及原因

变形失效属于一种比较严重的冷作模具失效现象，如图1所示，会对其结构造成不可修复的损坏，模具弯曲、型腔凹陷、凸模镦粗、模孔胀大等，都属于典型的变形失效。当模具抗弯强度较小时，会出现弯曲变形失效；而模具所受应力较高，大于其屈服强度时，也会发生变形失效；当模具所受压压力超过材料的抗压极限时，会出现凸模镦粗变形失效；当模具材料硬度较小时，也容易出现变形失效。

2.预防冷作模具失效的优化对策

要想避免冷作模具出现失效现象，就需要在了解其失效类型及原因的基础上，采取必要的优化对策，对其进行预防。

2.1优化设计形式

受力不复杂是造成冷作模具失效的一种主要原因，这就需要对其设计形式进行优化，使外部荷载能够科学的分布在整个模具上，来提高其强度和韧性。一方面，冷作模模具过渡部位，应优先设计为圆角形式，避免因尖角形式造成应力集中于某一点，超过材质荷载极限而引起模具失效，比如冷镦模的凹模入口处。应另一方面，应该在确保冷作模具结构刚度达标的基础上，尽可能的设计为镶块形式，各个部件之间用最简单的方式组合在一起，对于冲裁模来讲，应控制好凸凹模之间的间隔[2]。

2.2科学选择材质

材料也是引起冷作模具失效的主要因素之一。一般情况下，在选择模具材料的时候，是按照碳素工具钢、高碳低合金钢、高合金钢、高速钢的顺利进行的，但是，在实际选择的过程中，需要对冷作模具的受力情况、制作成本、使用要求、性能参数、使用条件等进行综合分析，选择最为合适的材质。比如，对于冷镦模来讲，在运行使用过程中，其凹模会长时间受到较大压力冲击，需使用强度较大、韧性较强、耐磨性能较好的高合金钢。

2.3严格控制加工

加工工艺也会对冷作模具的使用寿命造成影响。在将加工过程中，应使模具表面足够粗糙，以便将其表面的细小裂纹加以消除。同时，在通电加工作业时应进行差额补偿，使电能供应间隔固定的时间，保持导导轮匀速转动，以高精度完成冷作模具加工。另外，完成通电加工作业后，进行回火处理，避免出现应力效应引起的裂缝现象。

2.4采取热处理措施

对冷作模具进行热处理，可以有效提升其使用性能、延长其使用寿命，在预防模具失效方面发挥了重要作用。在对冷作模具进行热处理时，应根据加工条件及加工要求，选择最为合适的淬火方法，并严格控制好淬火温度、时间、回火次数等，避免因淬火温度过高引起早期断裂，避免因淬火温度较低降低其硬度和耐磨性能。同时，为了确保冷作模具硬度及韧性都满足使用要求，在进行热处理时，需对其表面进行保护处理，以此来提高其硬度及韧性，延长其使用寿命。

3.总结

冷作模具失效既会降低其应用性能，又不利于零件加工的顺利完成，同时还会增加模具维修维护成本，造成众多不利影响。通过对冷作模具常见失效类型和具体原因进行分析，采取优化设计、科学选材、控制加工、热处理等措施，实现对冷作模具的优化，降低模具失效现象的发生几率，进而才能提高冷作模具的质量及性能，为零件加工的顺利完成提供坚实保障。

参考文献：

[1]丁海,于汇泳,程芳.压铸模具的失效分析及寿命提高措施[J].铸造技术,2013,(3)：308-310.

[2]赵璐.冷冲模具失效原因分析与对[J].工程技术:文摘版,2016，(11)：291-291.