经验分享丨90%的模具爆裂原来是因为没做好这8点

2021-03-12 17:33:40

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在生产加工中，模具爆裂是不可避免的现象，通常情况下，模具只会爆裂一个小缺口，但严重的时候，模具可能会分裂为几块碎板，严重影响生产效率乃至波及到安全问题。

模具爆裂原因分析

模具爆裂原因分析：

1.模具材质不好在后续加工中容易碎裂；

2.热处理，淬火回火工艺不当产生变形；

3.模具研磨平面度不够，产生挠曲变形；

4.设计工艺：模具强度不够，刀口间距太近，模具结构不合理，模板块数不够无垫板垫脚；

5.线割处理不当：拉线线割，间隙不对，没作清角；

6.冲床设备的选用：冲床吨位，冲裁力不够，调模下得太深；

7.脱料不顺：生产前无退磁处理，无退料梢；生产中有断针断弹簧等卡料；

8.生产意识：叠片冲压，定位不到位，没使用吹气枪，模板有裂纹仍继续生产。

模具爆裂如何防范

冲压设备

冲压设备（如压力机）的精度与刚性对冲模寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好，冲模寿命大为提高。尤其足小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模必须选择精度高、刚性好的压力机，否则，将会降低模具寿命，严重者还会损坏模具。

模具设计

（1）模具的导向机构精度。为提高模具寿命，必须根据工序性质和零件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机构的精度。

（2）模具（凸、凹模）刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响，而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。精度要求较高的，宜选较小的间隙值；反之则可适当加大间隙，以提高模具寿命。

冲压工艺

（1）冲压零件的原材料

①尽可能采用冲压工艺性好的原材料，以减少冲压变形力；

②冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等，并将原材料擦拭干净，必要时应清除表面氧化物和锈迹；③根据冲压工序和原材料种类，必要时可安排软化处理和表面处理，以及选择合适的润滑剂和润滑工序。

（2）排样与搭边。

不合理的往复送料排样法以及过小的搭边值往往会造成模具急剧磨损或凸、凹模啃伤。必须根据零件的加工批量、质量要求和模具配合间隙，合理选择排样方法和搭边值，以提高模具寿命。

模具材料

①材料的使用性能应具有高硬度（58~64HRC）和高强度，并具有高的耐磨性和足够的韧性，热处理变形小，有一定的热硬性

②工艺性能良好。

热加工工艺

模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响甚大

（1）锻造工艺。这是模具工作零件制造过程中的重要环节。应严格控制锻造温度范围，制定正确的加热规范，采用正确的锻造力法，以及锻后缓冷或及时退火等。

（2）预备热处理。应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、正火或调质等预备热处理工艺，以改善组织，消除锻造毛坯的组织缺陷，改善加工工艺性

（3）淬火与回火。这是模具热处理中的关键环节。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳，应严格控制热处理工艺规范，在条件允许的情况下，可采用真空热处理。淬火后应及时回火，并根据技术要求采用不同的回火工艺

（4）消应力退火。对于精度要求高的模具，在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理，有利于稳定模具精度，提高使用寿命。

加工表面质量

①模具工作零件加工过程中必须防止磨削烧伤零件表面现象，应严格控制磨削工艺条件和工艺方法（如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数）

②加工过程中应防止模具工作零件表面留有刀痕。夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷。这些缺陷的存在会引起应力集中，成为断裂的根源，造成模具早期失效

③采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工，获得较小的表面粗糙度值，提高模具使用寿命。

表面硬化处理

为提高模具性能和使用寿命，模具工作零件表面强化处理应用越来越广。常用的表而强化处理方法有：液体碳氮共渗、离子渗氮、渗硼、渗钒和电火花强化，以及化学气相沉积法（CVD）、物理气相沉积法（PVD）和在盐浴中向工件表面浸镀碳化物法（TD）等。

线切割变质层的控制

冲模刃口多采用线切割加工。由于线切割加工的热效应和电解作用，使模具加工表面产生一定厚度的变质层，造成表面硬度降低，出现显微裂纹等，致使线切割加工的冲模易发生早期磨损，直接影响模具冲裁间隙的保持及刃口容易崩刃，缩短模具使用寿命。因此，在线切割加工中应选择合理的电规准，尽量减少变质层深度。

正确处理和维护

为了保护正常生产，提高冲压件质量，降低成本，延长冲模寿命，必须正确使用和合理维护模具，严格执行冲模“三检查”制度（使用前检查，使用过程中检查与使用后检查），并做好冲模与维护检修工作。

出现裂纹需要给模具做金相分析

名称	定义	特征
奥氏体	碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立方晶格	晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体针间的空隙处。
铁素体	碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体	亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
渗碳体	碳与铁形成的一种化合物	在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状铁碳合金冷却到Ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状
珠光体	铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物	珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体
上贝氏体	过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间	过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶
下贝氏体	同上，但渗碳体在铁素体针内	过冷奥氏体在350℃~Ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细
粒状贝氏体	大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织	过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为M-A组织
无碳化物贝氏体	板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体	形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成
马氏体	碳在a-Fe中的过饱和固溶体	板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120o角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体
莱氏体	奥氏体与渗碳体的共晶混合物	呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体上
回火马氏体	马氏体分解得到极细的过渡型碳化物与过饱和（含碳较低）的a-相混合组织	它由马氏体在150~250℃时回火形成。这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点
回火屈氏体	碳化物和a-相的混合物	它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大
回火索氏体	以铁素体为基体，基体上分布着均匀碳化物颗粒	它由马氏体在500~650℃时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成的复相组织，马氏体片的痕迹已消失，渗碳体的外形已较清晰，但在光镜下也难分辨，在电镜下可看到的渗碳体颗粒较大
粒状珠光体	由铁素体和粒状碳化物组成	它由过共析钢经球化退火或马氏体在650℃~A1温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上
魏氏组织	如果奥氏体晶粒比较粗大，冷却速度又比较适宜，先共析相有可能呈针状（片状）形态与片状珠光体混合存在，称为魏氏组织	亚共析钢中魏氏组织的铁素体的形态有片状、羽毛状或三角形，粗大铁素体呈平行或三角形分布。它出现在奥氏体晶界，同时向晶内生长过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状或杆状，它出现在奥氏体晶粒的内部

浙江省模具行业协会 2021年上半年活动预告
时间	活动内容
3月25日	团体标准启动会
4月11—18日	日本观展&考察交流（待定）
5月20日	破局—双循环高峰论坛
6月18日	模具精英人才推介会 &感恩酒会