Cr12MoV复合凹凸模早期断裂的控制

  生产中发现,Cr12MoV复合凹凸模使用中,会出现早期纵向脆断,模具寿命低,严重影响产品质量和正常生产。凹凸模热处理工艺为:1040℃×1h油冷+180℃×2h回火。模具热处理后显微组织为回火马氏体+残留奥氏体+碳化物。

  分析认为:凹凸模断裂早期失效的主要原因是模具中残留奥氏体含量多,碳化物大小不均且有大块碳化物及棱角碳化物,使模具强度和靭性明显下降,疲劳强度低,在交变应力作用下,凹凸模薄弱处(凹模内壁)萌生疲劳裂纹,且迅速扩展并发生早期脆断。凹模薄壁处出现最大拉应力使模具裂纹迅速扩展至疲劳脆断,是凹凸模早期失效的外部原因和结构因素。

  为此,相关改进措施是:

  1.选用直径较小的棒料制作模具

  由于Cr12MoV钢模具碳化物偏析严重,较小棒料轧制畸变量大,碳化物较细小,同时有利于后续改锻畸变,使碳化物进一步细化。模具经多次镦拔改锻后,可使锻造流线与工件切向拉应力平行,从而提高凹模内壁的疲劳强度。

  2.热处理工艺

  降低模具淬火温度,取淬火温度为980℃,一方面可细化晶粒,另一方面可降低残留奥氏体含量,提高凹模疲劳强度。回火温度从180℃改为400℃,可提高模具的强籾性,同时使工件中大部分残留奥氏体发生转变,使残留奥氏体量降低,最后得到具有更高疲劳强度的回火索氏体组织。这样,模具的疲劳强度远高于凹模内壁处的最大切向拉应力,防止裂纹萌生。

  3.表面强化工艺

  Cr12MoV钢经980℃淬火+400℃回火后,模具疲劳强度和韧性提高,但表面硬度和耐磨性能下降,为此可采用电火花表面强化工艺。电火花强化可使凸模刃口部位的硬度显著提高,达1100HV以上,使模具的耐磨性和使用寿命大大提高。

  采用上述改进工艺后,Cr12MoV钢凹凸模强度、硬度、耐磨性能和疲劳强度大大提高。工艺模具工作寿命的10倍以上。同时,新工艺降低了生产成本,提高了冲压生产率,技术经济效益显著。