4-2模具寿命影响（2）

null第四章 模具寿命的影响因素第四章 模具寿命的影响因素第三节 模具材料性能null任何材料都不可能同时具备各个方面的优良性能。 模具的选材： 实质上是选择性能，用其所长，避其所短。 null通过 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 模具的工作条件、失效形式，提出某几方而的性能要求； 选出最能满足这些性能要求面又最切实可行的材料。 例 螺栓冷镦凹模例 螺栓冷镦凹模 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 一 材料：Cr12 →早期劈裂失效； 寿命：1～2千件。 改进：增加凹模壁厚→40mm,仍无效。 Cr12性能：高抗压强度和高耐磨性。 韧性、塑性很差， 抗拉强度和疲劳强度较低，在脉动拉应力作用下很容易发生自内壁起始的纵向开裂。模具的受力特点？方案二方案二材料：T8A 性能：韧性较高。 工艺：内孔喷水激冷薄壳淬火→内壁的薄壳硬化层硬度较高，耐磨性较好→产生很大的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面压应力，疲劳抗力大为提高。 寿命：两万件以上。结论：要针对模具情况，合理选材。一、模具材料的基本性能一、模具材料的基本性能 二、模具的工作条件与使用性能 二、模具的工作条件与使用性能 null模具材料性能发展的方向： 获得高强度、高韧性的材料。 提高模具寿命的途径： 1）选材； 2）适当地热处理与表面处理。null冲模（选材） 9Mn2V：5万次； Cr12MoV(渗氮)：40万次。 冲模: T10A（提高硬度） 52~56HRC： 几千次 60~64 HRC： 2~3万次。 凹模: Cr12MoV（提高韧性） 56~60HRC： 崩裂、2~3万次； 50~54HRC： 6~8万次。第四节 模具制造第四节 模具制造 一、模块的锻造 锻造：获得所需要的模块的内部组织和使用性能以及近似形状尺寸必不可少的手段。冶金缺陷：成分偏析、组织偏析、碳化物粗大不均、晶粒粗大等；一般都可以通过锻造来改善。对模具毛坯进行正确的锻造和锻后热处理，对防止模具早期失效具有重要意义。锻造的作用锻造的作用钢材达到模具毛坯的尺寸及规格。 改善模具钢的组织和性能： ①破碎大块碳化物，获得均匀分布状态； ②改善金属纤维的方向性，使流线合理分布； ③消除焊合气孔、提高致密度。 方法：采取多向多次镦拔以便尽量击碎碳 化物和改善锻件金属纤维方向性。锻造作用：锻造作用：改善碳化物的尺寸与分布，细化碳化物晶粒与减小偏析。 严重的碳化物偏析会导致过热、过烧、开裂、崩刃、塌陷、拉断等早期失效。 带状、网状大颗粒或大块的碳化物会导致模具呈各向异性，使横向性能下降；（1）可改善模块的内部组织和性能：碳化物偏析形态改进方法碳化物偏析形态改进方法大锻造比反复镦拔并正确控制停锻温度和锻后冷却速度。 大、中截面的高碳高合金钢较严重，仍会存在形态和分布均匀性不良。 应根据模具的具体情况，提出对碳化物不均匀性级别的合理要求。 GB1299—85。例 冷冲模（Crl2）例 冷冲模（Crl2）原工艺：毛坯尺寸φ90，碳化物大于5级，不经改锻，直接加工； 寿命：10～3000； 失效形式：崩刃、纵向开裂或碎裂。 改进工艺： φ60 镦粗→φ90，碳化物3～4级； 寿命： > 8000。锻造改善模具钢的组织和性能。模具毛坯的锻造缺陷模具毛坯的锻造缺陷锻造的一般缺陷 ①表面缺陷： 裂纹、鳞皮、凹坑、折叠； ②内部缺陷： 有过热、过烧、疏松、组织偏折、流线分布不良。null锻造缺陷的影响因素 ①材质； ②锻造加热； ③锻造方法； ④锻后冷却。null断裂的裂源； 影响模具热处理工艺性及热处理后的强韧性；增加模具早期失效的倾向锻造缺陷锻件表面缺陷的深度锻件表面缺陷的深度①在加工余量内：影响不大，可经加工去除； ②表面深裂纹、过烧等不可挽救的缺陷→报废； ③碳化的严重偏析、流线分布不合理可通过进一步锻造来改善。例 框架热锻模开裂分析 例 框架热锻模开裂分析 外形尺寸：235mm×140mm×89mm； 材质：3Cr2W8V； 工艺：经淬火、回火处理，硬度为50HRC； 失效：该模具在锻造数十件锻件后，发生沿型腔近中心纵向开裂。 开裂后断面宏观形貌 开裂后断面宏观形貌 辐射状条纹及“人”字纹，顺“人”字纹逆向可追溯到型腔底部，表明开裂由该处起始；表面无塑性变形，为脆性断面；断口周边未见明显的变形及机械损伤现象 纵向截面上组织分布形貌 纵向截面上组织分布形貌 在纵向截面上可看到碳化物呈条状分布，且不均匀，明显深浅偏析； 高倍下，黑色区为碳化物贫乏区； 组织：回火马氏体+下贝氏体。 纵向截面上组织形貌 纵向截面上组织形貌 白色区内晶界清晰，碳化物链状趋网分布，组织为淬火马氏体+碳化物。 横向截面上组织分布形貌 横向截面上组织分布形貌 黑白明显的组织偏析形态，分别表现出碳化物贫化、富集区组织形貌。 结 论结 论热锻模组织成分偏析严重； 局部碳化物链网对材料有割裂； 热处理后组织差异造成极大内应力，故极易发生开裂。 碳化物不均匀度碳化物不均匀度碳化物不均匀度应控制在3级以下： ①3级的模具比5级的耐用度提高1倍； ②5-6级滚丝模寿命为2000件； 1-2级滚丝模寿命为550000件； 锻造后可使碳化物不均匀度降低2-3级。 流线走向分布不合理流线走向分布不合理非金属夹杂物随着金属的塑变流动而延伸→流线； 承受最大拉应力的方向与流线方向垂直，就很容易发生早期劈裂； 重载模具：对模具失效的影响更大。流线使淬火变形的不均匀流线使淬火变形的不均匀高速钢、高碳高铬钢 淬火回火变形： 沿流线和带状碳化物方向趋于伸长； 沿垂直于它们的方向(横向)伸长量较小或趋于缩短。null锻造控制流线方法 重载模具：应根据模具型腔的受力情况，通过锻造使流线走向与最大拉应力方向一致，并沿型腔表面连续分布，不被切断。 精密模具：腔流线无定向均匀分布，从而使热处理变形各向均匀一致，便于控制。 锻锤吨位的选择锻锤吨位的选择原则： 模具毛坯的重量； 模具材料的塑变抗力相适应。 小 → 锻打不深不透，心部组织得不到改善； 大 → 打击过重，造成锤裂。锻造工艺：锻造工艺：加热、冷却时，应避免钢模块因温度应力、组织应力和残余应力等产生的开裂； ①温度应力（三向应力：轴向应力、切向应力和径向应力） 断面温差越大，温度应力越大。② 温度应力计算： 圆柱体毛坯以等速升温进行加热时 ② 温度应力计算： 圆柱体毛坯以等速升温进行加热时 结论结论☞温度应力中轴向应力最大，而且中心是拉应力，因此模块毛坯加热时，在心部易产生横向裂纹。 ☞模块用毛坯多为高碳、高合金钢，其低温段热扩散率比普通碳素钢小得多。因此，低温段应缓慢加热。组织转变组织转变③组织应力： ③组织应力： 表层：开始相变时，组织应力与温度应力相反，使总的内应力的数值降低。 心部：开始相变时，表层的组织应力为压应力，心部的组织应力为拉应力。null但随着温度的升高，钢的塑性增加，同时热扩散性也会增加，组织应力，温度应力都易迅速松弛。 ☞钢模块毛坯加热时开裂的危险性不大。2. 模块毛坯的冷却2. 模块毛坯的冷却模块毛坯锻后冷却时，存在着温度应力、组织应力，还有锻后的残余应力； 模具钢，特别是冷作模具钢，大都具有空气中的淬火能力。null如 W18Cr4V、W9Cr4V、Crl2、Crl2MoV、3Cr2W8V、4Cr8WZ、CrW5、Cr18、4C r13、CrMn、CrWMn在锻后冷却过程中，析出网状碳化物，有产生淬火裂纹的倾向。 先快后慢。 合金莱氏体钢具有淬火裂纹的倾向。解决方法：解决方法：锻后缓冷，即随炉冷或在热灰箱中冷却。nullnull例 冲裁模凸模线切割成型开裂分析 例 冲裁模凸模线切割成型开裂分析 冲裁凸模： Cr12MoV钢； 275mm×60mm×48mm； 模块中线切割成型； 经1020℃盐浴炉加热，180℃硝盐分级后空气冷却，200℃硝盐回火； 硬度达59.2HRC。 null成形后，发现在一端部有横向裂纹，长约50mm，最宽处约0.35mm； 同时在模块（套裁料）的相应部位也可看到相应裂纹，而且贯穿到外侧面，冲裁凸模端部开裂形貌 冲裁凸模端部开裂形貌 凸模套裁框内相应开裂形貌 凸模套裁框内相应开裂形貌 开裂处端部夹杂分布形貌 开裂处端部夹杂分布形貌 近裂纹区，可看到块状夹杂物呈簇分布，周边明显脱碳，表明为锻造中残留缺陷。 裂纹分布及两侧组织分布形貌 裂纹分布及两侧组织分布形貌 裂纹沿共晶碳化物带偏析发展，主裂纹旁还可看到因变形而开裂的次裂纹。 裂纹侧面锻造折叠状况裂纹形貌 裂纹侧面锻造折叠状况裂纹形貌 裂纹两侧有明显折叠状裂纹，共晶碳化物带随之转折变向，表明开裂与锻造有关。 结论结论开裂由锻造裂纹引发； 在热处理中扩展； 而锻造开裂与原材料缺陷残留有关。 （二）锻造操作方法 （二）锻造操作方法 避免因工序和操作不当，而产生的表面纵向裂纹，形成折叠、侧面裂纹和角裂。 1．镦 粗 1．镦 粗使坯料高度减小而横截面增大的工序称为镦粗。 镦粗常见缺陷：表面纵向裂纹。 摩擦→鼓形、坯料内部变形分布不均→应力分布也不均匀→小变形区的外表面受到较大的切向拉应力→容易引起表面纵向裂纹。nullnull☞ 避免表面纵裂的途径： 镦粗操作中，尽量减小变形的不均匀、减少鼓形。 克服此缺陷的具体方法： ①凹形坯料镦粗； ②软金属垫镦粗； ③坯料叠起镦粗。 null 2．拔长 2．拔长 使坯料横截面减小、长度增加的工序。null 逐次送进拔长时，变形相当于一系列镦粗工序的组合，具有与镦粗变形相类似的特征，即坯料侧表面产生鼓形，内部的变形分布不均匀。 拔长工序中，相对送进量（L0／h。）对锻造质量影响较大。null当L0／h。＜ 0.5，变形区出现双鼓形，这时变形集中在上下表层，中心部分不但锻不透，而且出现轴向拉应力，容易引起内部横向裂纹。 如送进量小于单边压下量（L。＜（h。-h）/2），还会在模块毛坯表面形成折叠。nullnull如坯料在同一位置反复转动重击，由于金属沿对角线的剧烈流动，还会产生十字裂纹。 为避免上述锻造缺陷的产生，应取 L0／h。＝0．5～0．8。null在用平砧拔长圆形截面时，接触面很窄，变形集中于上下表层，在心部产生拉应力，容易引起中心裂纹。null在需要由大的圆断面改锻成小的圆断面尺寸时，应尽量避免在平砧下进行滚圆或尽可能地减少滚圆次数； 并采用由大圆→大矩形→小矩形→八角形→小圆的工艺方案。3．心轴扩孔3．心轴扩孔扩孔：减小空心毛坯壁厚而增加其内、外径的锻造工序。在平砧上扩孔时，圆环处于外壁受压、内壁受拉。 当内壁拉应力超过材料强度极限时，便在内壁产生裂纹。4．滚圆 4．滚圆 滚圆：是在锻后消去侧面鼓形的修整工序。 滚圆时，锻坯受力与圆截面的毛坯拔长相同，易在中心出现纵向裂纹，操作时应尽量避免。（三）锻比（三）锻比锻比：是模块锻造时变形程度的一种表示方法，锻比大小反映了锻造对锻坯组织和力学性质的影响。 随着锻比增大，锻坯内部孔隙焊合，碳化物被击碎并均匀分布，锻坯的各个方面的力学性能均得到明显提高。 null当锻比超过一定数值后，由于形成纤维组织，横向力学性能急剧下降，导致出现各向异性。 锻比应选得合理，同时尽量采用镦拔结合。拔长锻比以 2～4为宜，镦粗锻比以 < 3为宜。 镦拔次数可根据需要参照下表确定。镦拔对碳化物级别的改善镦拔对碳化物级别的改善镦拔分类和应用范围镦拔分类和应用范围轴向镦拔：沿轴向反复镦粗拔长； 特点：最细密的钢材表面在镦拔后仍 处于圆周表层； 应用：适用于工作部分沿圆周分布的 重载模具，如滚丝模、圆剪刃； 缺点：心部金属塑变流动较小，心部 组织改善的效果较差。2、横向镦拔 2、横向镦拔 定义：轴向镦粗后转90。方向，沿垂直于流线的方向作多次镦拔成形； 特点：表面层处于模具的端面，且心部组织改善效果好； 应用：适用工作部分(型腔或刃口)位于端面的模具； 缺点：端面处的流线呈横向分布，会引起淬火变形的各向异性。多向镦拔多向镦拔优点：综合了轴向、横向锻造的优点，锻透，变形均匀，碳化物细碎，对组织的改善程度高。 缺点：操作复杂，锻造开裂倾向较大，流线分布难以掌握。精密模具的锻造特点精密模具的锻造特点模具特点：受力不太大，但要求热处理变形严格； 形成有利减小淬火变形的流线分布，并使碳化物尽可能细小均匀； 小型模具：轴向镦拔流线呈轴向或辐条状分布； 中型模具：多向镦拔呈无定向分布。重载模具的锻造特点重载模具的锻造特点发生断裂失效。 使热处理后获得高的强韧性。 基体组织致密，碳化物颗粒细小均匀。 使流线走向与易断裂面垂直。1、工作部位处于外周表面的模具1、工作部位处于外周表面的模具流线沿锻坯轴向或径向； 表面一定深度处的组织、碳化物得到细化； 以利于工作部位的强度，并减小淬火时外园及内孔的变形； 应用：挤压齿形的圆模及心轴。2、对工作部位处于端面的模具2、对工作部位处于端面的模具横向镦拔； 原表面层变换至模具端部； 流线呈近似环状分布，沿型腔轮廓分布。二、模具的电加工与机加工二、模具的电加工与机加工（一）电加工（一）电加工电火花、电火花线切割加工的原理：基于工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象。 null放电区： 电流密度很大，温度很高（高达10000℃左右）； 模块表面气化、熔化，电极材料的元素析出及工作液（油）分解； 模块表面生成了加工变质层，即“白亮层”。1．电加工表层组织null加工变质层从表到里由四个部分组成： null（1）具有铸态组织的熔化层： 最表面； l～3μm厚； 肉眼可见，厚度不均，附着坚牢； 铸态组织，含有气孔。null（2）具有高应力的淬硬层： 存在大量显微裂纹。 （3）放电热梯度导致 的高度回火区；（4）放电热梯度导致 的轻度回火区；软、强度与硬度低、耐磨性大大下降。加工变质层－“白亮层”加工变质层－“白亮层”“白亮层”危害：厚度大于10μm时，易出现早期失效。 存在许多缺陷：显微裂纹、高应力、 组织性能不均匀 因此，“白亮层”厚度必须控制在10μm以下或完全消除。 null2．残余应力和龟裂的产生 表面产生大的拉应力； 内部产生压应力； 电加工的脉冲放电特点及电极运动速度的不均匀性→加工后表面必然存在微小条纹、凹凸等→残余应力分布不均→ 易引起应力集中。 null若应力集中不能通过模块材料的变形来降低，局部应力超过了材料的强度极限，则会在模块加工面上产生龟裂。 3．工艺参数对“白亮层”的影响3．工艺参数对“白亮层”的影响电加工时，加工变质层的四个部分的厚度以及残余应力都与工艺参数有关。 加工能量增加， “白亮层”厚度增加，残余应力增加。nullnull放电时间短，“白亮层”愈薄，残余应力峰值大，应力坡度大。 放电时间长，“白亮层”愈厚，残余应力峰值小，应力坡度小。 null模块材料硬度愈高或含碳量愈高，残余应力愈高，易产生应力集中，且残余应力大而分布广。 例如、低碳钢的残余应力为高碳钢的1/2，且分布区域减小一半（一般为高碳钢的1/2）。“白亮层”的处理“白亮层”的处理用机械加工方法去除白亮层及其中的微观裂纹； 电加工后进行一次低温回火，减轻电火花加工层的脆性，防止裂纹扩展。模具的冷加工对失效的影响 模具的冷加工对失效的影响 加工表面的质量： 耐磨性、断裂抗力、疲劳强度及热疲劳抗力。 切削加工的影响： 脱碳层； 圆角半径和圆弧连接； 表面粗糙度。（二）磨削加工（二）磨削加工1．磨削加工特点： 高硬度、高速运动； 磨削烧伤： ①轻度：表面呈现黄、紫、兰等彩色条纹； ②中度：明显地软化； ③重度：二次淬火，形成高硬度的白亮层。 降低疲劳强度和断裂抗力。null2．残余应力及裂纹 null（1）剧烈摩擦 → 接触区温度达1000℃以上 → 热膨胀 → 表层产生很大的压应力 → 模块局部就会产生塑性变形 → 冷却时体积收缩 → 产生残余拉应力；null（2）摩擦热 → 模块表面不均匀的回火、淬火 → 产生局部硬度的变化 → 断裂韧度降低 → 易形成裂纹（裂纹与磨削方向垂直）。 结论结论磨削面经不正常磨削导致表层二次淬火，形成很大组织应力，极易在碳化物聚集的脆弱区引发开裂。 磨削裂纹一般垂直于磨削方向，少数裂纹与磨削方向平行，二者构成网状。 3．影响残余应力及裂纹的因素3．影响残余应力及裂纹的因素（1）磨削深度（进刀量） 磨削深度增加，切屑厚度增加，切削力就增加，切削热增加，残余应力增加。 null当磨削深度 < 0.01mm，残余应力较小，不会引起裂纹。（2）砂轮硬度及锋利状态（2）砂轮硬度及锋利状态直接影响摩擦热量的多少及冷却状态。 ① 硬的砂轮 冷却效果不好，局部温度高，磨削后，表面残余应力高。 如选用J级砂轮是H级砂轮的残余应力的峰值的3倍。null② 不锋利的砂轮 与模块的接触面积大，磨削阻力大，发热严重，温升更高，从而带来残余应力的上升。 （3）回火工艺（3）回火工艺回火的目的：降低硬度，消除模块在淬火过程中的残余应力。 回火温度低，而且不充分： 在磨削前模块表面就存在较大残余应力，这些残余应力与磨削过程中的残余应力叠加，带来残余应力上升，增大产生磨削裂纹的可能性。 例如 例如 例如： Cr12钢模块（A、B、C三块） 淬火工艺：990℃盐浴炉加热5min，200℃硝盐分级5min，油冷至室温； 回火情况： A块不回火，存在大量裂纹； B块 230℃硝盐回火lh，有部分裂纹； C块 230℃硝盐回火lh，油冷，无裂纹。 （4）模块材料的导热性（4）模块材料的导热性钢的导热能力愈差，磨削时局部温度高，残余应力大，易形成磨削裂纹。4、减少磨削缺陷的措施4、减少磨削缺陷的措施（1）合理选择磨削用量： 减小磨削深度，提高砂轮速度，可有效的减少切削热。 （2）合理选择与修整砂轮： 白刚玉砂轮硬而脆，易产生新的切削刃，因此切削热小； 使用中等粒度砂轮，如46、60号；null砂轮硬度中软、软为宜，即粗粒度、低硬度的砂轮自励性好，可降低切削热； 勤于修整砂轮，保持磨削刃锋利； （3）合理使用冷却润滑液： 冷却、洗涤、润滑三大作用； （4）正确选择回火温度和保温时间： 将淬火应力降到最低限度。null第五节 模具热处理第五节 模具热处理 热处理工艺对模具性能具有十分重要的影响。 如果热处理操作不当，将严重危害模具的承载能力，引起早期失效，降低使用寿命。（一）氧化和脱碳（一）氧化和脱碳模具热处理加热过程中如果不采取措施，超过一定温度后就会产生氧化和脱碳。 危害： 氧化皮影响冷却的均匀性； 脱碳则造成淬火后硬度不足，或出现软点。null防止措施： 采用盐浴炉和箱式炉保护加热。 盐浴加热：必须充分脱氧与捞渣； 箱式保护加热： 须将模具装箱时，加干木炭、干生铁屑或旧渗碳剂、石英砂氧化铝粉等，然后密封。（二）过热和过烧（二）过热和过烧1、过热：晶粒粗化，退火消除。 2、过烧： 晶界出现熔化和氧化→报废。 3、危害： 模具过热→力学性能变差； 热处理易变形、开裂→过早损坏。例：建筑构件热锻模开裂分析 例：建筑构件热锻模开裂分析 材料：3Cr2W8V； 外形尺寸：230mm×95mm×90mm； 工艺：锻造 + 热处理； 性能：硬度达54.9HRC； 失效：锻压数拾件后发生早期开裂，裂成三块，裂纹走向平直。 开裂后部分形貌 开裂后部分形貌 “A”断面形貌“A”断面形貌断面无明显塑性变形，有放射状及台阶条纹，断口粗糙，呈闪烁光泽的磷片状断口，脆性明显。 近裂面基体组织分布形貌 近裂面基体组织分布形貌 基体粗大组织形貌 基体粗大组织形貌 结 论结 论组织：粗大针状马氏体+少量残余奥氏体； 粗大的晶粒，晶粒度可评为2级，晶界平直且粗化，表明严重过热。 热处理过热（或重复高温热处理）→组织粗化，材质脆化→早期开裂。 （三）硬度不足（三）硬度不足 1、产生原因 ① 组织缺陷：钢中出现石墨。 ② 加热温度低或保温时间不足→ 奥氏体化不足。 ③ 冷却速度不够→不能形成足够数量的马氏体。null④ 加热时表面脱碳。 ⑤ 回火温度过高，从而使硬度降低过多。 ⑥ 对二次硬化钢来说，回火温度太低或太高，也是造成硬度不足的原因之一。 2、防止硬度不足的措施2、防止硬度不足的措施①碳素工具钢不宜多次退火，以防石墨化。 ②用仪表测温，使加热温度正常，保温时间的确定应以硬度合格为依据。null③淬火时使冷却速度大于钢的临界冷却速度。 ④做好盐浴的脱氧捞渣，做好箱式炉等加热工件的保护。 ⑤校正控温仪表，保证正常准确的回火温度。 （四）软点（四）软点1、产生软点的原因： ①成分偏析严重，组织不均匀。 ②加热时模具表面有氧化皮和局部脱碳。 ③冷却介质选择不当。 ④冷却时模具互相接触。null⑤冷却介质使用过久，杂质过多。 ⑥碱浴水分过多。 ⑦大尺寸模具淬火冷却介质中没有作上下和左右的往复运动，致使凹模型腔或厚薄交界处粘附汽泡，降低了此部位的冷却速度。 2、防止软点的措施： 2、防止软点的措施： ① 模具材料碳化物偏析应达 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 级别。 ② 淬火加热前除去模具表面的氧化皮和锈斑。 ③ 加热时注意保护，防止氧化和脱碳。null④ 选择合适的淬火冷却介质，冷却介质应保持清洁，定期清理与更换。 ⑤ 控制碱浴水分。 null⑥ 淬火冷却时，将模具上下、左右往复运动，并防止模具零件在冷却过程中互相接触。（五）黑色断口（五）黑色断口黑色断口：是高碳工具钢（T10-T13）易出现的缺陷，是钢产生石墨化的特征。1、产生黑色断口的原因 1、产生黑色断口的原因 ①炼钢脱氧时用了过量的铝和硅。 ②锻造或轧制终止温度过高，1000℃随后的冷却又太慢，或在700～800℃下作了长时间停留。 null③ 在700～720℃进行了长时间的退火，或退火时自720～740℃很缓慢地冷却到600℃。 ④ 对原来具有马氏体组织的钢材进行了长时间的退火。 null⑤ 当进行球化退火时，若由于球化不良又重新退火，当退火次数过多（3～4次）退火后会有石墨析出。 2、黑色断口的缺陷和处理方法2、黑色断口的缺陷和处理方法危害：淬火时容易出现硬度不均匀和裂纹，降低模具的寿命。 处理方法： 单靠热处理难以消除；必须重新锻造（压缩比大于35%），然后快冷，方可消除。 （六）脆性 （六）脆性 1、产生脆性的原因： ① 钢材中存在严重的非金属夹杂物，如氧化物、碳化物、硫化物偏析，点状不变形的硅酸盐等。 ② 碳化物分布不均匀，如碳化物呈网状、带状、聚集、堆集。 null③原始组织粗大。 ④淬火加热温度过高，或高温停留时间过长。 ⑤回火温度偏低，回火时间不足。 ⑥在回火脆性区回火。 2、防止脆性的措施： 2、防止脆性的措施： ① 严格控制钢材的内在质量。 ② 进行预先热处理（退火、正火）改善组织。 ③ 选定合适的回火温度，保证足够的回火时间。 ④ 避免在回火脆性温度区域回火。（七）表面过烧腐蚀（麻点） （七）表面过烧腐蚀（麻点） 1、产生腐蚀的原因： ① 在箱式炉中防护剂使用不良，引起氧化、脱碳。 ② 在盐浴炉中加热，盐浴校正剂选用不当，或校正剂中带有腐蚀性杂质，或脱氧后未捞渣。 null③ 模具进行空冷淬火，或在空气中预冷时间过长。 ④ 硝盐中存在大量氯离子，使模具产生电化学腐蚀。 ⑤ 硝盐使用温度过高，对模具产生强烈的氧化腐蚀。null ⑥ 模具淬火于硝盐中，没有作往复运动，使模具周围局部范围内硝盐温度过高。 null⑦ 模具淬火后没有及时清洗，以使残盐腐蚀模具，或模具淬火后虽及时清洗，但搁置时间过长时，如无防锈措施，也将产生麻点。 2、防止腐蚀的措施： 2、防止腐蚀的措施： ① 装箱保护（保护剂使用前烘干）。 ② 盐浴及时脱氧、捞渣。 ③ 尽量不进行空冷淬火。 ④ 硝盐使用温度不应超过500℃。 ⑤ 淬火与回火后及时清洗并防锈。 （八）裂纹（八）裂纹裂纹是引起模具早中期失效，影响模具使用寿命的关键因素之一。 1、产生裂纹的原因是： ① 原材料内有显微裂纹。 ② 未经预热而使用过急的加热速度。 ③ 冷却介质选择不当，冷却速度过于剧烈。 null④在MS点以下，冷却速度过大。 ⑤多次淬火而中间未经充分退火。 ⑥淬火后未及时回火（热锻模及高合金钢模具更为突出）。 null⑦ 回火不足或在回火脆性区域回火。 ⑧ 表面增碳、脱碳。 ⑨ 化学热处理不当，多次渗金属或渗金属时温度过高。 2、防止裂纹的措施： 2、防止裂纹的措施： ① 为了防止由于原材料缺陷而导致模具在热处理过程中出现的裂纹，应严格控制其内在质量。 ② 采用预热或充分烘烤，高合金钢尽量采用两次预热。 null③ 凹槽、尖角、非工作部位的直角，尽可能用耐火泥、石棉绳、薄铁皮堵塞或包扎，以减少这部分的冷却速度。 ④ 模具加热后淬火前应进行充分的预冷以减小温差，防止开裂。 null⑤ 正确选用冷却介质，形状复杂，截面相差悬殊的模具，采用碱浴或硝盐分级、等温淬火。 ⑥ 凡“水-油”双介质淬火模具，在水中停留时间必须严格控制，一般每4～6mm取1s。 null⑦分级冷却模具，自分级冷却介质中取出，待冷到室温后再清洗，严禁立即放在水中清洗。 ⑧凡已淬好的模具需立即回火。 null⑨ 合金钢模具应采用两次以上的回火。 ⑩ 凡需返修或重新淬火的模具，必须进行充分的中间退火。 3、检查裂纹的方法： 3、检查裂纹的方法： ①磁粉探伤法 检查钢材内部显微裂纹与表面微细裂纹。 ②肉眼观察法 形状不良引起的热处理裂纹，多数呈弧状，裂纹多从尖角处开始延伸。如因冷却不当，水淬时裂纹处有锈痕，油淬时裂纹处有油迹。 （九）热处理变形（九）热处理变形定义：热处理后的变形可分为体积变形（尺寸）和形状变形。 产生的原因：淬火和回火时，热应力、残余应力以及组织应力，使得模具变形。null减少热处理变形方法 合理的预处理； 合理的热处理工艺：合理的加热速度与温度，淬火介质和冷却方式； 合理地校正； 正确地选用钢材； 合理设计模具的结构型式等。 第六节 模具维护和管理第六节 模具维护和管理一、模具维护 （一）现场维护 模具安装在相应设备上工作之前、工作之后和工作间隙停顿时的维护称为现场维护。 现场维护对热作模具尤为重要。 1．预热 1．预热 热作模：模具在成形高温毛坯时，由于巨大的温差使模具与毛坯接触的表面温度急剧上升，带来很大的热应力，易直接造成模具开裂。目的：提高韧性，降低模具型腔表面层的温度梯度和热应力。null为了降低热作模具使用时的热冲击，在模具使用前应进行预热。 同时，模具钢断裂韧度随着温度的升高而上升，为了提高模具工作时的断裂韧度，也应进行预热。 null预热： 是压铸模、热锻模服役中现场维护必不可少的内容。 过高的预热温度→会降低模具屈服点和疲劳强度。 例如、压铸T8钢肋骨的经渗铝的3Cr2W8V压铸模例如、压铸T8钢肋骨的经渗铝的3Cr2W8V压铸模1、不预热：产生大量裂纹，模具寿命为509件； 2、预热：在使用4根0.7kw的电热管，将模具预热至300℃，并在模腔上喷涂经加热的石墨水剂，使模具温度一直保持在260~300℃时，模具寿命为1190件。null但是，当模具表面温度超过500～550℃后，强度大为下降，如果模具预热温度过高，会造成模具服役中的温度过高，易产生塑性变形。 因此，热作模的预热温度以250～300℃为宜。 2、冷却2、冷却含钨量较高，避免喷水冷却，应以油、水雾和通水内冷为宜。 以铬钼合金模具钢，较能适应喷水强制冷却。例：挤压轴承套圈模例：挤压轴承套圈模4Cr5MoSiV1钢制作黑色金属热挤压芯棒； 坯料温度1200℃，芯棒温升达700℃； 软化→挤压几次发生缩颈而被拉断； 挤压轴承套圈模采用单管侧喷水，背水面难以冷却，堆塌或啃坏； 改用三点甚至用圆圈多点水冷。 2．间歇工作时的保温 2．间歇工作时的保温模具使用过程中间停机时，模具温度会下降。 模具服役一段时间后，由于热胀冷缩以及表面受热继续发生组织转变，将在模具内积累较大内应力。null停工时，如不保温，模具经受一次较大的“冷冲击”，开工时又经受一次较大的“热冲击”。这样急冷急热带来的热应力与内应力叠加，易在模具内萌生裂纹并引起开裂。 null保温： 在250～300℃为宜； 保温方法： 保温方式可用预热模具同样的方式进行，可采用电热丝或煤气加热保温。 3．停工时的缓冷 3．停工时的缓冷模具服役后，隔天再用或为了维修拆下前，不能让模具直接冷到室温，必须缓冷，使模具的温度缓慢下降，减小“冷冲击”。（二）非现场维护（二）非现场维护模具从设备上拆下来的维修称非现场维护。 1．去应力退火 热作模具服役一定时间后，存在了较大的内应力。过大内应力与工作载荷带来的应力相叠加很易达到破坏应力，造成模具的塑性变形与断裂，null为了降低模具中的内应力引起的失效概率，当模具使用一段时间后，将模具卸下，进行去应力退火，降低模具中的内应力。 去应力退火方法和效果去应力退火方法和效果中间去应力退火比模具退火温度低30～50℃， 去应力退火的间隔时间及次数与成形件材料重量及模具材料有关。 对于铝合金零件压铸模在预计模具寿命的30％和60％进行两次去应力退火，可提高模具寿命50％。 2．超前修模2．超前修模模具服役一段时间（仍能正常服役）后，为了提高模具总寿命，把模具拆卸下来修理称为超前修模。 模具服役一段时间后，不同程度的出现了小塑性变形、微裂纹及不均匀磨损。一旦这些现象出现，模具的失效过程就会加快。 null如塑性变形出现后，会使载荷更集中于另一局部，加速某一部分的塑性变形；微裂纹出现后，在工作应力的作用下，会迅速扩展到临界值，很快造成断裂。 因此，提前消除隐患，有利于提高模具总寿命。 二、模具的管理 二、模具的管理一般是指模具在制造和使用等过程中要严格按规程要求进行; 生产中则指模具有安装、调试、拆卸、运行保管时要遵守规则，避免因人为的疏忽而带来模具的损伤。null日本72年的失效模具中有7％是使用错误，我国上海地区79年失效模具中的6．7％是使用错误。 模具的管理对模具种类和数量较多的大型汽车厂尤为重要。null模具安装前，应检查模具技术状态是否完好，并把设备调到正确的位置（冲床调整好闭合高度等）； 安装时必须严格按照装模顺序进行，并把模具装在正确位置后固紧。 null使用过程中随时清除杂物并定期检查模具的紧固件是否有松动。如松动，应及时固紧。 使用完后应清理杂物后再合模。 模具进库保管时，应在滑动表面及某些防锈部位涂上润滑油；其他部位涂漆。