冷鍛製程中切邊模具的使用壽命取決於多種相互關聯的因素,包括模具材料、鍛件的複雜程度、所生產緊固件的類型(螺栓、螺柱、螺絲或螺母)以及所採用的維護方法。一般而言,設計精良且維護得當的切邊模具的使用壽命可達 5 萬至 50 萬次以上,但此範圍很大程度上受製造環境中的操作和材料條件的影響。
1. 修邊模的作用及應力因素
修剪模具 用於冷鍛製程的最後階段,以去除多餘的飛邊,並確保鍛件具有精確的外輪廓。這些模具能夠承受重複的衝擊負荷、高接觸壓力和摩擦力,尤其是在加工高強度鋼或不銹鋼緊固件時。
修邊工序中的機械應力和熱應力非常大。由於模具在分模線處必須使用剪切硬化或加工硬化的材料,因此模具邊緣會磨損嚴重,如果材料或熱處理不當,可能會出現崩邊或開裂。
2.材料和熱處理的影響
模具鋼的選擇對修邊模具壽命有重大影響。常見材料包括:
- SKD11(D2工具鋼): 耐磨性優良,常用於大量生產。
- DC53: SKD11 的改良版本,具有更高的韌性,更適合複雜輪廓或高速修整。
- 粉末冶金鋼(例如ASP23,CPM10V): 為極高容量的操作提供卓越的耐磨性和抗崩裂性。
適當的熱處理(通常透過真空硬化然後進行多次回火循環)可確保硬度(通常為 HRC 58-62)和韌性的最佳平衡,從而延長模具壽命並減少早期故障。
3. 零件幾何形狀與鍛造複雜性
與頭部輪廓複雜、多葉形或特殊輪廓的緊固件相比,頭部輪廓簡單的緊固件(例如標準六角螺栓)對修剪模具施加的應力較小。飛邊量較大的零件需要更多能量來修邊,增加磨損。此外,如果修邊作業也必須去除毛邊或倒角,模具壽命通常會縮短。
4.模具維護和潤滑
定期拋光、檢查和預防性維護對於延長模具壽命至關重要。即使是高品質的模具,如果疏忽維護,也會過早失效。維護措施包括:
- 檢查微裂紋和邊緣圓度。
- 重新研磨和重新銳化修剪邊緣。
- 使用適當的潤滑劑或防磨損塗層,以最大限度地減少黏附和磨損。
一些工廠還實施模具輪換策略,在模具完全磨損之前進行更換,以便對其進行翻新並重新投入生產線,進一步延長其總生命週期。
5. 典型使用壽命範圍
以下是基於材料和工藝品質的修剪模具壽命的粗略基準:
緊固件材料 | 模具材料 | 預期模具壽命(衝程) |
低碳鋼 | SKD11 | 10萬 – 30萬 |
合金鋼 | DC53 | 8萬 – 25萬 |
不銹鋼 | ASP23 | 5萬 – 15萬 |
大批量生產 | 粉末冶金鋼 | 30萬 – 50萬以上 |
注意:這些值假設模具設計、組裝和潤滑正確。
結論
冷鍛中切邊模具的壽命並非固定不變,而是一個受模具材料、零件複雜程度、鍛造負荷和車間操作規範影響的可變指標。透過材料選擇、熱處理、精密加工和預防性維護的正確組合,切邊模具可以實現高生產率和長使用壽命,使其成為緊固件生產行業中決定成本和品質的關鍵因素。