冷挤压模具的失效分析和提高寿命的途径

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1、冷挤压模具的失效分析和提高寿命的途径日期:2009-2-79:27:28　浏览:417　来源:学海网收集整理　作者:未知冷挤压技术具有明显的经济效益，所以自二次世界大战以来，世界各国竞相开发此项技术，我国在六十年代时期在有色金属冷挤压方面取得了很快的发展，黑色金属的冷挤压也有少量应用。我厂八十年代末开发了冷挤压技术，从调试开始自今，经历了不少波折，克服了许多困难，取得了许多宝贵的经验，终于使冷挤压技术在火花塞壳体上获得了成功应用，使我厂自行开发的冷挤压技术领先于同行业。本文就是根据我们的实际经验对于冷挤压模具的失效形式和提高寿命的途径谈谈自己的一些体会。冷挤

2、压模具的失效在冷挤压过程中，模具失效的形式主要有四种，即磨损、塑性变形、疲劳破坏和断裂，其中磨损和疲劳破坏属正常失效形式。磨损冷挤时，由于被挤材料在模具表面激烈地流动，造成模具工作表面容易磨损，按照磨损机理的不同，冷挤压模具的磨损又分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。粘着磨损由于冷挤时被挤金属在模具表面的激烈流动，所以被挤金属与凹凸模工作表面产生相对运动，于是分别构成了滑动摩擦付，当表面不平时，便会出现峰顶接触，由于接触面积小，峰顶压力很高，足以引起塑性变形，导致接触还发生粘着现象。在相对滑动情况下，粘着点被剪切，塑性材料就会转移到另一工件表面上，于

3、是出现粘着─剪切─再粘着的循环过程，这就形成了粘着磨损，我们的凹模芯及凹模出现的“拉毛”现象就属于此类。引起粘着磨损的有以下几个因素：材料特性脆性材料比塑性材料的抗粘能力强。性大的材料组成的摩擦付粘着倾向大，互容性小的材料（异种金属或晶格不相近的金属）组成的摩擦付粘着倾向力小。从金相组织上看，多相金属比单相金属粘着倾向力小，化合物相比单相固溶体粘着倾向小。因此，对冷挤压毛坯及模具进行表面处理来避免金属相互摩擦。如对豆料进行磷化处理，模具涂层处理就是基于此种原理。因此，在有条件时应对模具进行表面处理。挤压速度一般来讲，挤压过程中，挤压速度主要取决于被挤材料的可

4、塑性所允许的变形速度。对火花塞壳体冷挤压来讲，其速度不宜太快。表面光洁度表面光洁度越高，抗粘着磨损能力越强。提高模具表面光洁度，可使接触面积增大，各点接触压力减小，但过高地提高表面光洁度，因润滑剂不能存储于摩擦付表面内，反而促进粘着，一般为Ra0.4至Ra0.2。温度由于冷挤时金属流动速度很快，所以产生的热量很大，通常达200-400℃以上，因此模具材料必须具备高的热稳定性，否则将因模具材料处于回火状态而降低强度，并促使粘着磨损的产生。润滑油脂润滑状态对粘着磨损影响较大，能适应高强度、重载荷的冷挤压油目前国内尚在研制中，还有部分依赖进口解决，目前采用的MoS

5、2就是一种良好有润滑剂。磨粒磨损冷挤时由于润滑油的不清洁等因素，带有硬的颗粒进入模腔，于是产生微量切削或刮擦作用而引起模具表面脱落。一般情况，模具材料硬度越高，耐磨性越好，但在火花塞壳体冷挤中，必须先考虑提高材料强度和毒性，再考虑材料的硬度，以防脆断或早期破坏。腐蚀磨损冷挤压中的腐蚀磨损主要是氧化磨损，它是通过氧化物的磨损过程进行的。金属表面与氧化膜被磨损后又形成新的氧化膜，然后又被磨掉。它与滑动速度、接触压力、介质状态等有直接关系。在冷挤过程中，粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损往往是相互伴随发生的。冷挤压的磨损实际上是一种复合磨损形式，如果稍微处理不当，磨损是

6、相当厉害的。减少磨损的办法主要是良好合理的设计，降低摩擦，使金属流向合理，提高模具光洁度，选择合适润滑剂，选用耐磨性好的材料，以提高模具的耐磨性。2、塑性变形火花塞壳体所需的单位挤压力是很大的，尤以四序为最大，共有420KN，而凸模主要工作截面直径不到15mm，且最小处仅为Φ8.6mm，在冷挤时所受的负荷很大，在材料一定的情况下，只要热处理稍有不慎，即可能发生镦粗、折断的现象。四序冲头发生镦粗的现象是由于挤压时，它所受的工作应力超过弹性极限，在最初的几次或几十次便会出现直径漲大0.1或更多，曾发生由于冲头涨大而卡死，造成模具损坏。镦粗部位一般发生在距工作端部

7、长约1/3-1/4凸模长度的地方。防止模具产生塑性变形的方法是选择合适的模具材料，采用先进的热处理工艺，使其在保持韧性的前提下，尽可能具有足够的强度和硬度。3、疲劳破坏疲劳破坏属于冷挤压模具一种正常的失效形式，它是由于应力的反复作用，在应力集中部位造成疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展而造成断裂破坏，这在凸凹模随处可见。火花塞壳体冷挤压中，疲劳破坏最多的是四序冲头及四序凹模，这跟它们的受力状况有关。四序属于复合挤压，先正挤、随后反挤，正挤时，冲头承受压应力，当同心度不是很高时，还受弯曲应力。反挤时，先承受压应力和弯曲应力，在回程时还受到拉应力，即冲头呈不对称循环的交变应

8、力作用，从而导致疲劳裂纹的产生。同时冲头在冷挤过程中