如果需要了解模具材料性能和推荐材料的技术支持，可以在线咨询。文章已在《模具制造》月刊发表，版权归作者所有。转载请注明出处，谢谢！

　　关键词:汽车零部件；模具；电火花坑；火花白层；微裂纹；预防措施

　　2模具故障问题的描述

　　汽车零件塑料模具尺寸为30×70×160mm，模具类型为1模2腔，H13。模具钢淬火回火后，在45°斜面内发现大量“砂眼”，不能满足更终使用要求。解剖后分析了失效模具的失效原因。

　　3模具的原始形态和缺陷位置

　　宏观上看，缺陷主要集中在右腔的45°斜面处，如图1b所示，分布规律明显。

　　图1模具的原始形态和缺陷位置

　　管芯b缺陷位置的原始形状

　　4模具解剖示意图

　　根据图2中的剖面线A-A’、B-B’、C-C’、D-D’和E-E’对模具进行切割和取样。样品取自右侧缺陷位置的型腔，1#样品为高倍样品。观察面是截面A-A '处模腔边缘的缺陷位置。2号样品为扫描电镜样品，观察面为模具型腔的缺陷位置。

　　图2模具解剖示意图

　　5故障分析

　　5.1化学成分分析

　　测试仪器:赛默飞世尔科技ARL4460直读光谱分析仪。

　　检测位置:模体。

　　对模体取样进行直读光谱分析，具体成分见表1。根据光谱分析，化学成分正常。

　　5.2模具硬度分析

　　检测仪器:德国WilsonHardnessROCKWELL@2000洛氏硬度计。

　　检测位置:模体。

　　在模具侧测量洛氏硬度，单一值为52.8/51.8/52.2HRC，平均值为52.26HRC。

　　5.3高倍放大分析

　　测试仪器:蔡司轴镜。德国A1立式光学显微镜。

　　检测位置:取样示意图中的样品1，在截面A-A '的模腔边缘。

　　(1)非金属夹杂。抛光制样后的h13是否加入V钢，在100×下直接观察，没有大颗粒夹杂和起皮现象。

　　(2)碳化物的液相沉淀。抛光制样后，用4%硝酸酒精溶液腐蚀高倍样品。在100×和500×下没有发现液态碳化物。

　　(3)微观结构。抛光制样后，用4%硝酸酒精溶液腐蚀高倍样品，分别在50×、100×和500×下观察微观结构。

　　缺陷位置A-A '截面空洞边缘组织异常(见图3中标记的圆圈)，有白色层和厚度不均匀的微裂纹，由表及里为熔融凝固层和热影响层。图4a中熔融固化层的更大深度为110μm，热影响层的更大深度为105μm，图4d中熔融固化层的更大深度为195μm，热影响层的更大深度为110μ m..在其它位置(见图4b中K圆内的位置)在空腔边缘的组织中没有异常。

　　图3高倍试样纵剖面和缺陷位置示意图

　　图4异常部位的微观结构

　　a异常位置50×b异常正常位置50×

　　将ca中的异常位置放大100×db×100倍

　　熔融凝固层中有许多微裂纹，有的仅在熔融凝固层中延伸，止于交界处(见图5a)，有的穿过熔融凝固层延伸至热影响层[3](见图5b)，更大裂纹深度为230μm，熔融凝固层和热影响层在某些地方已经分离。

　　图5熔化固化层500×

　　在熔化凝固层可以观察到明显的晶体结构(见图6a)，在热影响层有明显的脱碳现象(见图7a)。基体组织无异常(见图7b)，h13为正常回火组织。

　　图6熔化凝固层-热影响层500×

　　图7热影响层-基底500×

　　5.4扫描电镜分析

　　检测仪器:德国蔡司EDAX扫描电子显微镜。

　　检验位置:取样图2#样品，模腔缺陷位置。

　　为了进一步确定缺陷产生的原因，采用SEM和EDS分析h13是否添加了V钢。

　　SEM宏观形貌显示，该缺陷是一个形状规则的圆形凹坑(见图8)，与其他正常加工位置明显不同。

　　图8缺陷位置的SEM宏观形貌

　　SEM和EDS分析表明，正常位置的电火花加工表面有大量的小凹坑，表面有轻微的碳沉积，碳的重量百分比更高达到5.07%(见图9)，属于正常的电火花加工表面。

　　图9正常位置的SEM形貌和EDS分析

　　图10大坑中球形铁屑的SEM形貌和EDS分析

　　图11大坑内壁的SEM形貌和EDS分析

　　除了表面碳之外，SEM分析还发现坑内和坑表面存在大量微裂纹(见图12)，这与高倍金相分析结果一致。

　　图12大坑及其附近微裂纹的扫描电镜形貌和背散射形貌

　　ASEM形态学b背散射形态学

　　进行电火花加工时，施加在电极和工件上的脉冲电压会击穿工作液，产生火花放电。大量热能瞬间集中在放电微通道中，温度可高达1000℃以上，压力急剧变化，使工作面上的少量金属材料一下子熔化甚至气化[4]，然后爆炸性地飞溅到工作液中，并迅速凝结，形成固体金属颗粒(小球状铁屑和积碳)，被工作液冲走。此时在工件表面留下微小的坑痕，即电火花腐蚀坑[5]。

　　6预防措施

　　(1)在电火花加工中选择合理的放电参数，以避免不正常的电火花加工凹坑和深的热影响区。

　　(2)电火花加工后应进行表面抛光，去除白层和热影响区，同时进行去应力回火，减少白层和热影响区的影响。

　　根据以上分析，H13失效模具型腔内的45°平面明显异常，大量“砂眼”其实是电火花加工时操作不当造成的电火花凹坑，是由于排渣不畅、积碳、局部过加工、白层、微裂纹等电火花缺陷造成的。

　　结束

　　文末相约，感谢阅读！

　　★2月推荐文章:

　　2.模具技术分享:采用联动抽芯结构的注塑模具结构。

　　3.广汽模具技术分享:翼子板精度提升方案浅析

　　4.模具技术分享:外壳SMC模具螺纹嵌件保护结构设计。

　　5.模具技术分享:头盔护盖粘贴模具设计。

　　6.模具技术分享:采用熔炼工艺挤压大尺寸铝。模具钢组织和绩效的影响

　　7.奇瑞汽车模具技术分享:冲压模具新型出料装置。

　　苏州东锜精密模具材料有限公司是一家集生产、销售、服务于一体的综合性企业，厂房面积5,000m2，员工100多人。每个主要产品:高速钢、模具钢、不锈钢等特种钢材，广泛应用于机械、汽车、机电、航空航天、核电、电子仪器等行业。东锜精密模具供应的产品质优价廉，规格齐全，交货及时，技术服务完善，赢得了众多客户的肯定和信赖。

本文部分内容来源于网络，我们仅作为信息分享。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，请发送邮件至tokaits@163.com举报，一经查实，本站将立刻删除。