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　　模具鋼材失效分析匯總

　　

　　由于各類模具鋼材本身的特性不同，所處的加工條件不同，熱處理方式不同，所加工的產(chǎn)品材質(zhì)，類型，批量不同，對模具表面的要求不一樣，……因而其失效形式是多種多樣的，原因也是形形色色。往往客戶在加工及使用過程中碰到模具失效，首先抱怨的是原材料有問題，其實LKM每月收獲并處理的鋼材投訴約為50-80宗，但經(jīng)理化測試和縝密分析得出結(jié)論：真正投訴成立，屬于原材不良（如材料疏松/偏析/夾層/原材裂紋等）的各案只占總投訴的10%---20%。絕大多數(shù)模具失效的原因往往關(guān)乎模具的設(shè)計，加工，熱處理，使用甚至選材不當(dāng)。

　　

　　PartI.失效形式的分類

　　

　　一般而言，可將模具鋼的失效分為五類：

　　

　　1）塑料模具的失效：常見的失效形式有——拋光不良/皮紋效果差/開裂/腐蝕/咬合/變形/擦花/磨損/困氣/散熱不足等

　　

　　2）壓鑄模具的失效：常見的失效形式有——熱龜裂/侵蝕/整體破裂/塑性變形等

　　

　　3）冷作模具的失效：常見的失效形式有——磨粒磨損/粘著磨損/崩角/塑性變形/爆裂等

　　

　　4）熱處理的失效：常見的失效形式有——翹曲變形/表面脫碳/過熱過燒/淬火裂紋等

　　

　　5）模具加工的失效：常見的失效形式有——機加工錯誤/磨削裂紋/EDM開裂/WEDM開裂/WEDM或EDM后出現(xiàn)黑點（腐蝕點）/焊接開裂等

　　

　　PartII.塑料模具鋼的失效

　　

　　由于LKM的鋼材銷售對象中，塑料模具鋼用家占絕大多數(shù)，故下面詳細(xì)介紹塑料模具鋼的失效原因和應(yīng)對措施。

　　

　　類、拋光不良（表現(xiàn)形式有）：

　　

　　1．.光潔度不足（可能原因及應(yīng)對措施見下表1）

　　

　　表1拋光問題——光潔度不足

　　

　　可能原因

　　

　　應(yīng)對措施

　　

　　實例

　　

　　材質(zhì)不良

　　

　　選擇優(yōu)質(zhì)材料

　　

　　國產(chǎn)P20VSFINKLP20HH

　　

　　選材錯誤

　　

　　選擇合適材料

　　

　　NAK80VSS-STAR

　　

　　拋光不良

　　

　　正確的拋光方法

　　

　　正確的拋光工藝/拋光程序/拋光環(huán)境/拋光設(shè)備和磨料

　　

　　2．針孔

　　

　　拋光出現(xiàn)針孔，通常的反應(yīng)是：材料有砂窿（孔）。其實針孔的成因一般與拋光過度有關(guān)，如客戶的某一道拋光工序所花時間太長及拋光輪轉(zhuǎn)速太快，拋光工具會將鋼材中的微小粒子（如氧化物和碳化物）從材料中拖出來，從而在模具表面留下孔洞。針孔的形態(tài)規(guī)則，呈圓形或（橢圓形），并帶有拖尾；而材料砂孔屬于原材料冶金缺陷，是在煉鋼時形成的，多為不規(guī)則形狀并有向四方的分叉（樹枝狀），孔內(nèi)還有一些黑色的熔渣。應(yīng)對措施是掌握正確的拋光時間和拋光工藝，同時盡量選用作過VAR（ESR）的鋼材。

　　

　　3．料紋

　　

　　拋光出現(xiàn)料紋有兩種可能性，一是底紋未清，這類紋路往往較連續(xù)和平直，顯微鏡下觀察與鋼材表面在同一個平面，采取的應(yīng)對措施是每一道拋光工序一定要將上一道拋光痕跡徹底去除后才能進(jìn)行下一道工序。另一個可能原因是材料碳化物（或硫化物）偏析，這類紋路往往是斷續(xù)和不規(guī)則的，凸現(xiàn)于鋼材表面，應(yīng)對措施是選用優(yōu)質(zhì)的，鍛壓比大，雜質(zhì)含量低的鋼材。

　　

　　4．硬點：成因通常與電火花加工后白層未完全去除有關(guān)，可通過去應(yīng)力回火/退火或調(diào)整EDM工藝（用高頻率，低電流進(jìn)行EDM加工）

　　

　　5．橙皮紋：成因通常與錯誤的拋光手法（用力不均或用錯拋光工具）或鋼材表面脫碳致使表面硬度不均勻有關(guān)，多見于預(yù)硬料中，應(yīng)對措施是采用正確的拋光工藝及真空熱處理。（如由于材料是大料心部開出的，模具表面硬度可能不均勻，則可通過回火來改善。）

　　

　　第二類、開裂（可能原因及應(yīng)對措施見下表2）

　　

　　表2開裂

　　

　　可能原因

　　

　　應(yīng)對措施

　　

　　實例

　　

　　設(shè)計不當(dāng)

　　

　　改良設(shè)計

　　

　　加強壁厚/冷卻水道離R位不可太近

　　

　　韌性不夠

　　

　　選擇高韌性材料

　　

　　NAK80VSMEK4

　　

　　EDM白層太厚

　　

　　改善制模工藝

　　

　　使用前將EDM白層全部去除/去應(yīng)力回火/EDM結(jié)束前用較小電流結(jié)束放電

　　

　　第三類、咬合

　　

　　相同材料制成的模具部件在磨擦?xí)r會產(chǎn)生咬合現(xiàn)象，可通過采用不同種材料制成上下?；蛲ㄟ^表面處理及噴砂來解決這一問題。

　　

　　第四類、腐蝕

　　

　　腐蝕來源可能是潮濕的生產(chǎn)環(huán)境或塑料（如PVC/PMMA/PA等）及添加劑（如阻燃劑）加溫時放出酸性氣體。可通過使用不銹模具鋼及表面鍍鉻或PVD防銹涂層，同時必須保持啤塑環(huán)境通風(fēng)干燥等措施來解決該問題。

　　

　　第五類、擦花（可能原因及應(yīng)對措施見下表3）

　　

　　表3擦花

　　

　　可能原因

　　

　　應(yīng)對措施

　　

　　實例

　　

　　模具硬度不足

　　

　　采用通硬材料

　　

　　S136HVSS136

　　

　　模具材料不能耐受較高的模溫

　　

　　采用能高溫回火的材料

　　

　　S136VS236（啤塑PMMA）

　　

　　鎖模力不足

　　

　　采用合適的注塑機

　　

　　80T注塑機VS100T注塑機

　　

　　第六類、困氣：塑料模具接合時氣體被困而影響產(chǎn)品成形，可通過采用模擬軟件改變設(shè)計（成本較高）或選用透氣鋼做鑲件（較簡便易行）來解決困氣問題。

　　

　　第七類、散熱不足：模具厚薄不一，熱量難以帶走，影響產(chǎn)質(zhì)量量及增加生產(chǎn)周期；應(yīng)對措施有：改良冷卻水道設(shè)計或采用Be-Cu或合金Cu作鑲件。

　　

　　第八類、磨損（可能原因及應(yīng)對措施見下表4）

　　

　　表4磨損

　　

　　可能原因

　　

　　表現(xiàn)形式

　　

　　應(yīng)對措施

　　

　　PC，PMMA及塑料填充劑（玻纖）流動

　　

　　產(chǎn)品表面失去光澤，皮紋變光滑

　　

　　選用耐磨性佳的模具鋼

　　

　　脫模斜度不足

　　

　　拔模面拉花（起線）

　　

　　增大拔模斜度

　　

　　型芯或滑塊的摩擦

　　

　　澆口部位嚴(yán)重磨損

　　

　　型腔做表面氮化或PVD涂層

　　

　　第九類、變形：當(dāng)模板的屈服強度小于鎖模壓力時易發(fā)生永久變形，可通過提高材料硬度來改善。另一可能原因是設(shè)計不良，應(yīng)對措施是更改設(shè)計。

　　

　　第十類、皮紋效果差（可能原因及應(yīng)對措施見下表5）

　　

　　表5皮紋效果差

　　

　　可能原因

　　

　　應(yīng)對措施

　　

　　實例

　　

　　EDM白層的影響

　　

　　改善加工工藝

　　

　　蝕紋前將EDM白層徹底去除并進(jìn)行去應(yīng)力回火

　　

　　材料硬度均勻性不夠

　　

　　通過熱處理使材料表面硬度達(dá)到一致

　　

　　P20類較大尺寸材料須于蝕紋前進(jìn)行去應(yīng)力回火

　　

　　材料含硫量高

　　

　　采用低硫含量的純潔鋼材

　　

　　NAK55VSNAK80

　　

　　PartIII.業(yè)務(wù)員面對鋼材投訴時該怎么做

　　

　　以常見的拋光問題為例：如一件S136模具經(jīng)過機加工EDM加工熱處理

　　

　　EDM清角拋光，結(jié)果拋光質(zhì)量不佳，客戶非常生氣，立即向龍記投訴，拋光問題關(guān)乎的因素很多，營業(yè)員到場起碼須做到以下步驟：

　　

　　1．確認(rèn)該料是否為LKM所售？

　　

　　2．查看有問題的模具，弄清楚是屬于哪一類拋光問題：拋光有紋/拋光有點/或其它？

　　

　　3．具體了解其EDM加工方式和加工部位

　　

　　4．具體了解其熱處理方式，熱處理硬度，在何處做熱處理？

　　

　　5．具體了解其拋光手段，是發(fā)外拋光還是自己拋光？機拋或是手拋？拋光該?；ǘ嚅L時間？若為自己拋光，請盡可能了解其拋光程序和拋光環(huán)境，拋光工具和磨料等細(xì)節(jié)。

　　

　　所有情況請做記錄，可運用所學(xué)知識作一初步判斷，并將相關(guān)資料迅速反饋到顧客服務(wù)部或相關(guān)技術(shù)支持部門。

　　

　　蘇州東锜公司在長期的經(jīng)營過程中，與國內(nèi)外多家鋼廠建立了長期的友好合作伙伴關(guān)系：日本日立金屬“日立HITACHI”特殊鋼，日本大同鋼材“大同DAIDO”特殊鋼，日本SUS系列不銹鋼，瑞典UDDEHOLM“一勝百ASSAB”工具鋼，德國“撒斯特”特殊鋼，奧地利“百祿BOHLER”工具鋼，美國“芬可樂FINKL”特殊鋼及“ALCOA”鋁業(yè)，日本高周波“KOSHUHI”特殊鋼，德國“葛利茲”特殊鋼等國外知名工具鋼廠。同時和國內(nèi)寶鋼鋼鐵有限公司、撫順新?lián)徜撚邢挢?zé)任公司、長城特鋼有限公司、舞陽鋼鐵有限公司長期代理合作。