1、保证毛培锻造件的质量
模具的重要零件在机械加工前一般都需要对毛坯进行锻造,锻造的目的不仅是提高材料的加工性能,更重要的是改善材料的使用性能,提高模具的承载能力。正确合理的锻造件可以达到如下效果:
(1)消除碳化物质偏析 高碳高合金模具钢的原材料中,碳化物的分布极不均匀,常出现带状或网状偏析,如不加以消除,将严重削弱刚的任性,使零件极易产生脆性断裂。通过锻造,可以是材料中的大块碳化物破碎,并且分布均匀,减轻或消除碳化物偏析。
(2)控制材料流线 材料中的流线方向和分布状况是材料各个方向的承载能力存在差异。通过锻造,可以根据模具零件的形状和受力方向,控制材料的流线方向,并是流线更加合理分布。
(3)提高材料密度 采用常规工艺生产的热轧钢材,常常存在许多微小的气孔、裂纹等组织缺陷,使材料机械性能下降。通过锻造,可以焊合气孔和微裂痕,提高材料的密度,保证材料的机械性能。
但是,如果锻造工艺不合理,不仅达不到目的,反而会出现各种锻造缺陷,恶化材料的使用性能。例如:模具钢的锻造温度范围狭窄,操作中稍有不慎,就极易产生锻造裂纹。锻造时皮料冷却速度过快,也容易出现裂横。毛坯锻造后需要经退火处理,目的是消除锻造应力,细化晶粒,提高钢的韧度,同时还能降低硬度以便于切削加工。如果退火不从分,仍保留粗大的晶粒和交大的内应力,模具零件在工作时容易断离。如果流线的方向和分布不合理,也将降低零件的断裂抗力。
2、保证零件的加工质量
模具零件的加工质量必须满足设计要求,除此以外,应着重注意下列问题:
(1)过度圆弧 零件尺寸过度外的圆弧半径不得减少。圆弧与直径的衔接应保持平滑过渡,否则容易在衔接处产生疲劳裂纹。
(2)表面加工痕迹 模具成型表面不允许残留任何刀具痕迹和划伤痕迹,因为这些痕迹是诱发疲劳和热疲劳裂纹的重要原因。
(3)加工裂纹 模具零件在加工时,如果工艺条件选择不当,表面材料出现许多微裂纹,就会直接影响零件的耐疲劳性和耐热疲劳性,严重时甚至会导致零件断裂。例如:磨削时如果磨削用量、冷却介质选择不当,砂轮选择或修磨不当,都容易式零件表面产生烧伤和磨削裂纹;电火花加工、电火花线切割加工时,如果电规准选择不当,零件表层材料就会产生许多显微裂痕。
(4)凹模型孔倒锥 采用下料方式的冲裁模,如果凹模型孔出现倒锥,容易使制件或废料堵塞在凹模型孔内,导致凹模胀裂或凸模折断。
3、保证零件热处理质量
正确合理的热处理是保证模具零件获得所需技术性能的重要措施,但是,如果热外处理规范选择或操作不当,将严重降低零件的承载能力,危害模具安全。
常见的热处理质量问题有:
(1)淬火过热 对于冲模等承受很大冲击载荷的模具,应避免淬火过热。如果淬火过热,就会使晶粒长大,导致材料冲击韧性下降,疲劳裂纹的萌生时间缩短,扩展速率加快。
(2)淬火温度过低 对于压铸模、塑料模等热加工模具,应适当提高淬火时的加热温度。如果淬火温度过低,则模具零件在高温时的强度和热稳定性较差,容易产生塑性变形和热疲劳开裂。
(3)热处理脱碳或增碳 零件在淬火加热时未加保护,容易造成表面层材料氧化脱碳或增碳。如果氧化脱碳层在后续加工中未被去除,将严重降低零件的耐磨性。表面增碳后,对于冷加工模具容易产生崩刃等断裂失效,对于热加工模具容易产生热疲劳失效。
(4)应力集中和裂纹 模具零件如果在淬火时产生应力集中和裂纹,在使用时将很容易产生断裂破坏。应力集中的部位容易萌生疲劳裂纹,影响零件的疲劳寿命。
(5)回火不充分或回火过度 如果回火时的温度不够或保温时间不足,模具零件中将残留较大的淬火应力,并使材料的韧性下降,工作时容易产生断裂。热加工模具的回火温度一般应高于模具的工作温度,以避免模具零件的表层材料在工作时发生回火转变而产生组织应力,降低其使用寿命。回火过度将降低模具零件的强度和硬度,使零件在工作时容易产生塑性变形,磨损速度也大大加快。