模具加工过程中的缺陷及其预防措施

全光勤

摘  要：模具对于制造来说很重要，质量直接由机械加工决定。如果在这个过程中出现问题，模具就会损坏。为了提高模具的质量，在模具设计过程中必须密切注意材料的选择和制作，确定模具缺陷的原因并提出相应措施。对此，本文主要针对模具加工缺陷等相关内容进行一系列分析。

关键词：模具;缺陷;措施

模具制作过程非常复杂，如锻造、磨削、线切割等，加工过程中会出现缺陷，使模具不健康。因此，在开发模具时，利益相关者需要预防潜在的缺陷，以提高模具质量和延长模具寿命。

一、模具制造过程中存在的缺陷

模具材料的选择是模具设计的基础，只有选择合适的材料才会造成模具不正確。因此，在制作必要的模具之前，需要必要的材料。但是，模具材料的选择受很多因素的影响，导致模具设计存在很多缺陷。例如，在研磨过程中，有缺陷的材料会导致模具开裂。因此，应科学、适当地选择模具产品。在生产技术方面，虽然模具已经获得了必要的生产设备，但也存在一些缺陷。

（一）材料缺陷

材料因模具而异。例如，高碳工具通常用于体积小、使用寿命非常高的模具，合金钢工具通常用于使用寿命高的模具。但是，无论使用哪种金属，制作的模具都存在一些缺点。其中，碳钢和部分铁合金存在很多缺陷。

（二）机械加工工艺缺陷

模具加工技术主要分为机械加工和电气加工，模具制造机一般分为机械加工和电气加工。术语“机加工”是指使用机床切割或研磨成型产品。该工艺存在的主要问题有：第一，由于工艺稀少，模具角度不对，施模后应力过高。在这种情况下，模具很容易损坏。第二，冲裁后的模具表面过于粗糙，造成疲劳开裂。第三，由于模具成型过程中形成的脱碳层不能完全去除，降低了模具的耐磨性。碰撞的主要问题是摩擦产生的热量。刷涂时最高温度可达1000℃以上，足以烘烤工件表面。另外，由于温差很大，当表层受热时，表层的温度变化不大，抑制了涂层的膨胀，受温度影响，抗压强度大。如果压应力超过材料的屈服强度，模具材料就会发生塑性变形。在此期间，相邻面冷却时产生拉应力，模具表面出现裂纹，导致模具寿命变短。

（三）电加工工艺缺陷

所谓“电加工”一般分为EDM和WEDM。模具变成电火花加工后，形成了不同的层。使用这种方法，模具出口处的速度电流很高，工作温度可达10000℃。这会导致模具由于自身的高度数而熔化。但冷却速度很快，凝固后形成一层白层，将白层下方区域淬火形成淬火层。然后，这个表面的温度降低，出现回火效果，形成一层回火。这种称为模具的异常过程可以延长模具的使用寿命。WEDM的原理是材料磨削后产生等离子体区域，释放大量热量，然后在室温下熔化工件。这种方法的缺点是等离子区的温度下降很快，在模具表面形成变质过程，变质过程的形状各不相同。脱模后，两极油相和液相中的金属凝固成小的空心球或球形颗粒，粘附在转变层表面，影响模具的精度。

二、预防对策

（一）材料缺陷的预防对策

如果模具材料价格是在预算范围之内，应该选择最好的模具产品。如果选用的材料不好，再生料一定要提高材料的质量，防止好的模具受到次品的影响，锻造时应控制好工作温度和锻造比。只有在适当的温度下才能做出最好的产品。因此，工作温度和锻造比应根据材料的特性和模具的功能来确定。

（二）切削加工缺陷的预防对策

在模具加工中，要使模具各部分的接触面光滑，尽可能多地去掉模具的“外壳”，减少热应力。为避免模具淬火变形的发生，应采取一些措施来限制热变形处理。需要根据加工模具的需要选择合适的加工精度。如果不选择必要的机加工，模具表面会很粗糙，脱碳层不能完全去除，模具在热处理过程中会产生不一致的工艺，并且会进一步提高耐磨性。加工完成时，模具需要进行处理和焊接，这样加工过程公差不会太小，但太大会使淬火变得困难。因此，模具的表面在完成时不会太粗糙。加工硬化模具时，需要高速加工以确保模具精度和兼容性。高速加工具有高速、高精度的特点，性能是普通加工的数倍，硬度高，表面光滑。

（三）磨削加工缺陷的预防对策

在磨削过程中，为了控制模具的加工，提高质量，需要对加工工艺进行改进。例如，可适当减小径向进给，减小轮速碰撞，进一步加大轴向进给。通过调整面速与材料的接触面积，可以改善对散热条件和温度的控制，利益相关者应决定削减竞争线。例如，GD单晶刚玉磨石适用于高钒、高钼材料，金刚石磨石适用于硬质合金和高硬度淬火材料。在磨削过程中，磨石应始终被切割，以保持其锋利状态。如果磨石变钝，过多的摩擦会烧坏工件表面，降低模具的强度。及时使用冷却液，使运行温度在允许范围内，避免系统热变形。在高精度模具制作中，必须及时去除残余应力，以免影响模具的精度。因此，成型后应进行低温工作以提高韧性，冷却后必须及时回火，防止模具收缩和开裂。

（四）电火花加工缺陷的预防对策

电火花加工过程必须先设置相关参数。大多数低电流加工工艺是基础性的，可以创建高模具工作流程，但也存在加工性能差的缺点。通过电解抛光或超声波抛光去除模具的白层和微端层，并采用高温回火稳定涂层，防止白层开裂。请注意温度应保持在480-520℃，回火时间为2-3小时。如果模具的硬度、精度和复杂度较高，可采用半成品，通过轨迹磨削对模具进行精磨，以达到去除异常工艺的目的。

（五）线切割加工缺陷的预防对策

选择合适的模具并使设备有效去除过程所存在的问题。通过快速散发污染产生的热量，可以有效降低残余拉应力，通过改善真菌变质层的结构和功能，可以进一步提高模具的使用寿命。在在线切削过程中，为保证模具结构的一致性，应尽可能选择淬透性最强的材料，以减少时效淬火过程中的残余拉应力，正确回火和冷却，以固定工件，避免工件在装夹过程中变形。

结束语

在整个模具过程中，关于材料的选择，如果原材料有问题，会导致缺陷。此外，如果模具工艺选择不正确或操作有问题，可能会出现缺陷，模具可能会开裂或变形。因此，在模具制作过程中，必须选择合适的加工工艺和性能，以保证模具的质量。

参考文献：

[1]孙正平.数控母排折弯机模具的应用[J].锻压装备与制造技术，2020，55（02）：70-72.

[2]徐育成，武晓慧，金林奎，李冠新，郭文凯.Elmax钢塑料模具表面缺陷原因分析[J].金属加工（热加工），2019（05）：40-44.

[3]杨秋芳，范其三.冲压表面覆盖件坑包缺陷分析[J].现代涂料与涂装，2017，20（06）：55-58+62.

[4].减少模具加工缺陷的七项措施[J].河北冶金，2017（04）：47.