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在冲压钛合金菱形网孔产品时,特别是产品带有尖角的情况下,常会遇到磨损问题,导致冲压出的网孔存在大量毛刺。同时,某些模具钢材在使用过程中又会出现崩裂现象。模具的磨损失效形式多样,其原因也复杂多样,因此需要针对不同磨损类型采取不同的应对策略。
模具的磨损失效主要由两种类型构成:一种是粘料磨损,即所谓的“积瘤”现象;另一种是正常的磨粒磨损,可理解为摩擦磨损。
粘料磨损通常源于模具钢材中的碳化物偏析现象。当模具钢存在碳化物偏析时,其组织内部会产生大量微观细微裂纹。这些裂纹在冲压过程中可能导致局部细小崩缺,进而影响模具表面光洁度,再次冲压时可能刮伤零件。此外,对于较软的被冲材料,如铜、铝、低碳钢,其冲压产生的碎屑可能通过细微裂纹渗透到模具内部,加剧粘料磨损。这种粘料磨损与模具钢的硬度无直接关系,而是由碳化物偏析现象决定。
另一种磨损是摩擦磨损,其耐磨性主要取决于模具钢的高硬度和坚硬的碳化物组织。模具钢中的碳与合金元素经过热处理后,能形成大量坚硬细小且均匀分布的碳化物组织,从而提高耐磨性。一般而言,合金总量高、含碳量高的模具钢淬火加硬后,能得到大量坚硬细小的碳化物和高硬度,从而具备更好的耐磨性。
需要注意的是,仅含高碳而无合金的模具钢无法形成大量坚硬碳化物组织,而仅有高硬度而无坚硬碳化物的模具钢也不耐磨。例如,将S136、T302等模具钢采用低温回火提高硬度,但耐磨性并未显著提升,原因就在于此。同样,碳素工具钢虽然看似具有高硬度,但耐磨性不佳,也是因为它无法形成大量坚硬细小的碳化物。
模具的磨损过程可分为三个阶段:初期的不平整接触咬合阶段、中期的光滑平整磨损阶段以及后期的正常磨损失效阶段。在需要高耐磨性的工况下,模具的光洁度也至关重要。例如,快走丝线割出的模具表面粗糙,可能导致耐磨性不足。
在提高模具钢材耐磨性时,应首先分析磨损失效的原因,是粘料磨损、摩擦磨损、缺乏坚硬碳化物还是模具表面光洁度不佳。在明确原因后,选择性能匹配的模具钢,才是解决模具耐磨性的根本有效方法。