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提高模具钢材质量的要点分析
 
近年来,世界范围内模具钢制造业的竞争变得越来越激烈,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。模具钢材被称为工业之父,模具钢材质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力,因此经济形势对模具钢材的质量提出了越来越高的要求。那么如何才能更合理地提高模具钢材质量呢?也就是说,怎么样才能让模具钢材在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件呢?这已经越来越成为人们关注的焦点。

    模具钢材质量并不是一个简单的话题,它包括以下几个方面:

    ⑴制品质量:制品尺寸的稳定性、符合性,制品表面的光洁度、制品材料的利用率等等;

    ⑵使用寿命:在确保制品质量的前提下,模具钢材所能完成的工作循环次数或生产的制件数量;

    ⑶模具钢材的使用维护:是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短;

    ⑷维修成本、维修周期性等等。

    提高模具钢材质量的基本途径:

    ⑴首先制件的设计要合理,尽可能选用最好的结构方案,制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具钢材制造的工艺性和可行性。

    ⑵模具钢材的设计是提高模具钢材质量的最重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具钢材材料的选用,模具钢材结构的可使用性及安全性,模具钢材零件的可加工性及模具钢材维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。

    ①模具钢材材料的选用既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然还要根据模具钢材的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如:冲裁模的主要失效形式是刃口磨损,就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料;冲压模主要承受周期性载荷,易引起表面疲劳裂纹,导致表层剥落,那就要选择表面韧性好的材料;拉深模应选择磨擦系数特别低的材料;压铸模由于受到循环热应力作用,故应选择热疲劳性强的材料;对于注塑模,当塑件为ABS、PP、PC之类材料时,模具钢材材料可选择预硬调质钢,当塑件为高光洁度、透明的材料时,可选耐蚀不锈钢,当制品批量大时,可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具钢材材料,以防粘模加剧模具钢材零件的磨损,从而影响模具钢材的质量。

    ②模具钢材结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便,还要保证模具钢材零件有足够的强度和刚度;在模具钢材结构允许时,模具钢材零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用组合或镶拼结构来消除应力集中,细长凸模或型芯,在结构上需采取适当的保护措施;对于冷冲模,应配置防止制件或废料堵塞的装置(如:弹顶销、压缩空气等)。与此同时,还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具钢材质量的影响。
③在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件更换时,尽可能减少其拆装范围。

    ⑶模具钢材的制造过程也是确保模具钢材质量的重要一环,模具钢材制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具钢材的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具钢材整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具钢材磨配过程中的技术水平,来提高模具钢材零件的加工精度;若模具钢材整体装配效果达不到要求,则会在试模中让模具钢材在不正常状态下动作的几率提高,对模具钢材的总体质量将会有很大影响。

    因此,为保证模具钢材具有良好的原始精度—原始的模具钢材质量,在制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法,如电火花、线切割、数控加工等等,同时应注意模具钢材的精度检查,包括模具钢材零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具钢材的精度,在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具钢材零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。

    ⑷对模具钢材主要成形零部件进行表面强化,以提高模具钢材零件表面耐磨性,从而更好地提高模具钢材质量。对于表面强化,要根据不同用途的模具钢材,选用不同的强化方法。例如:冲裁模可采用电火花强化、硬质合金堆焊等,以提高模具钢材零件表层的耐磨性和抗压强度;压铸模、塑料模等热加工模具钢材钢零件可采用渗氮(硬氮化)处理,以提高零件的耐磨性、耐热疲劳性和耐磨蚀性;拉深模、弯曲模可采用渗硫处理,以减少摩擦系数,提高材料的耐磨性;碳氮共渗(软氮化)可应用于各类模具钢材的表面强化处理。另外,近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术,能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜,这种技术特别适合于模具钢材表面保护性处理,也是提高模具钢材质量的一种效果显著的方法。当然,如果制件属试制产品或生产批量相当小的话,就不一定非要进行模具钢材零件的表面强化处理。

    ⑸模具钢材的正确使用与维护,也是提高模具钢材质量的一大因素。例如:模具钢材的安装调试方式应恰当,在有热流道的情况下,电源接线要正确,冷却水路要满足设计要求,模具钢材在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具钢材时,还需对模具钢材进行定期维护保养,模具钢材的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油,对于锻模、塑料模、压铸模之类模具钢材在每模成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具钢材进行有计划的防护性维护,并通过维护过程中的数据处理,则可预防模具钢材在生产中可能出现的问题,还可提高维修工作效率。

 

 

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