热挤压模具的制造工艺流程及失效形式

一般而言，热挤压模具无论是冲头或凹模，其常见的失效形式为早期脆断、疲劳断裂、热疲劳、型腔塌陷及磨损等。为了防止热挤压模具失效的发生，延长热挤压模具的使用寿命，必需合理选用热挤压模具钢，制定最佳的热挤压模具制造工艺流程及热处理工艺方案，推荐的热挤压模具钢钢种：HD(4Cr3Mo2NiVNb)、TM(4Cr3Mo2WVMn)、GR(4Cr3Mo3W4VNb)、HM1(3Cr3Mo3W2V)、HM3(3Cr3Mo3VNb)、H11(4Cr5MoSiV)、H21(3Cr2W8V)、ER8(4Cr3Mo2MnVB)、H10(4Cr3Mo3SiV)、Y4(4Cr3Mo2MnVNbB)、Y10(4Cr5Mo2MnVSi)、CG2(6Cr4Mo3Ni2WV)、RM2(5Cr4W5Mo2V)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)、无磁模具钢以及进口模具钢Dievar、Qro90 Supreme、YXR33等，其中，HD是应用较为成功的热挤压模具钢钢种之一。
热挤压模具的制造质量对实现挤压过程、提高产品质量、延长模具的服役周期以及降低成本等有重要的影响，根据模具的结构、规格、精度要求、批量大小、设备加工性能和技术水平等，应选用不同的制造过程，比较一般的制模方法则为车、铣、钳、刨和磨等：备料及坯料的锻造→超声波探伤→粗车外形→铣印口→划型孔线→钻型孔轮廓→铣型孔→钳修型孔→热处理→精车外形→磨两平面→钳修型孔→组装→交付检验。
随着加工手段和设备的发展，先进的电火花、线切割等加工法得到了推广和应用，目前模具的制造工艺囊括了机械加工、电火花加工和电火花线切割三种加工方法，其典型的工艺流程为：备料及坯料的锻造→超声波探伤→粗车外形→铣印口→划模子、型孔中心线→钻工艺孔→热处理→精车外形→磨两平面→划模具和型孔中心线→电火花加工出口带→线切割加工工作带→钳修型孔→组装→交付检验。

⒈模具的脆断：
⑴、凸模折断：
凸模直径过细，或长度与直径之比过大，强度低；凸模工作带柱面产生平行于挤压方向的条状皱皮，造成挤压件的内孔的表面粗糙；凸模工作带部分，包括直径尺寸和工作带下面的锥角产生严重变形，使热挤压件尺寸精度和内孔形状达不到工艺要求；模具的结构不合理，存在有严重的应力集中部位；模具的表面加工光洁度低；模具表面出现热疲劳裂纹或显微裂纹；模具的工作表面出现磨损沟槽；模具工作过程中产生残余应力；模具材料存在冶金缺陷；模具的载荷及工作温度过高等。
⑵、凹模的脆断：
①、凹模裂纹和开裂。在凹模的直径方向开裂，整个凹模裂成几块，在凹模内孔底部或壁部产生裂纹，使用过程中裂纹很快扩展。
②、凹模内壁光洁度差，在平行于挤压方向的模具型腔的表面上，产生了条状皱皮，造成挤压件的外表面十分粗糙，尺寸精度严重下降。
③、凹模内壁产生倒锥度，使热挤压件的顶出十分困难。

⒉模具的疲劳断裂与热疲劳：
疲劳断裂是一种大应力的低周疲劳断裂，是在反复的往复循环过程中引起的断裂，热挤压模具普遍出现热疲劳裂纹，其将破坏型腔的光洁度，引起模具的脆性断裂。

⒊模具的型腔塌陷和磨损：
模具的型腔塌陷和磨损在于模具的服役温度过高，受热后软化，造成模具整体硬度和强度的降低，从而引起模具的塌陷与磨损等。

⒋热挤压模具常见的失效形式：
热冲孔冲头的失效形式：开裂；头部镦粗等；
热冲压凹模的失效形式：开裂；热疲劳及塌陷、磨损等。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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