浅谈冷挤压模具的失效形式

冷挤压模具比较常用的材料是Cr12MoV,SKD11,D2,DC53等，在冷挤压过程中，模具失效的形式主要有四种，即磨损、塑性变形、疲劳破坏和断裂，其中磨损和疲劳破坏属正常失效形式。

1、磨损

冷挤时，由于被挤材料在模具表面激烈地流动，造成模具工作表面容易磨损，按照磨损机理的不同，冷挤压模具的磨损又分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。

2、塑性变形

火花塞壳体在冷挤时所受的负荷很大，在材料一定的情况下，只要热处理稍有不慎，即可能发生镦粗、折断的现象。

防止模具产生塑性变形的方法是选择合适的模具材料，采用先进的热处理工艺，使其在保持韧性的前提下，尽可能具有足够的强度和硬度。

3、疲劳破坏

疲劳破坏属于冷挤压模具一种正常的失效形式，它是由于应力的反复作用，在应力集中部位造成疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展而造成断裂破坏，这在凸凹模随处可见。火花塞壳体冷挤压中，疲劳破坏更多的是四序冲头及四序凹模，这跟它们的受力状况有关。四序属于复合挤压，先正挤、随后反挤，正挤时，冲头承受压应力，当同心度不是很高时，还受弯曲应力。反挤时，先承受压应力和弯曲应力，在回程时还受到拉应力，即冲头呈不对称循环的交变应力作用，从而导致疲劳裂纹的产生。同时冲头在冷挤过程中，由于火花塞壳体变形时的热效，应和流动金属与模具表面的摩擦，都有大量的热产生，使冲头温度升高，通常都在200-400℃以上，从冲头工作端部色看，甚至可达500℃以上。当退出工作，加润滑剂及工作间隙，模具表面散热降温，这就使冲头表面受到交变的热应力作用，将导致热疲劳裂纹的产生。凹模在挤压过程中，同时受到径向、轴向和切向拉应力。径向和切向拉应力是金属变形时对凹模型腔内壁的压力所造成的，轴向拉应力是由于由于金属剧烈流动与凹模内表面发生强烈摩擦形成的。同冲头一样，还受到热应力的作用。在这四种应力的反复作用下，在凹模的内壁易造成径向疲劳裂纹，一般发生在应力集中的部位。

4、断裂

断裂是冷挤压发生的一种不正常的失效形式，按断裂的性质有韧性断裂和脆性断裂两种。 韧性断裂是应力超过屈服极限，这在冷挤压中不存在。

冷挤压模具基本上属于脆性断裂，在断裂前没有屈服现象。在火花塞壳体冷挤压的实践中，我们见到的脆性断裂主要有两种情况：一种情况是机械手失灵造成冲头及凹模不正常断裂及前序冲头断头被送入后一工序而引起冲头折断。另一种是由于设计及热处理原因造成不能使用而产生的断裂，四序凹模芯就经常发生。

综上所述，冷挤压模具的损坏都与上面所述的四种失效形式相联系，所以提高模具寿命也就显得尤为重要。