摘要：热冲压模的工作环境较为复杂和恶劣，因而对热冲模成形模具的性能要求也更高，热冲压成形模具在冲压过程中的模具损坏、开裂、疲劳和磨损现象也更为严重。鉴于此，研究热冲压成形模具的性能具有重要意义。此外，磨损是影响模具使用寿命的重要因素之一，由于磨损引起的模具失效难以控制，因此对模具磨损的研究显得尤为重要。
关键词：热冲压；磨损；模具寿命
当前，热冲压模的寿命普遍低于其它成形模具，如何提高热冲压模的寿命，研究人员提出了许多方法，如改进成形工艺、选用先进模具材料、强化模具表面等，但效果并不明显。研究人员普遍认为，在热冲压过程中模具与坯料间的热交换、坯料变形、坯料与模具表面间的摩擦引起的表层温度升高，对模具抗磨损能力有着重要的影响。若能建立成形工艺参数与模具磨损量的关系，可更好地指导模具设计和生产，进而提高模具的使用寿命。
一、热冲压成形工艺简介
热冲压成形工艺一般是将板料加热到再结晶温度以上某个适当的温度，使其完全奥氏体化后再进行冲压成形，冲压成形后需保压一段时间使零件形状尺寸趋于稳定。此外，热冲压成形工艺有其独特的优点：①热冲压成形性较好。②零件尺寸精度高。③成形所需的压机吨位小?。高温下材料变形阻力小，需要的成形力小，相应的压力机吨位也小，一般800t压机就能满足大部分车身零件热冲压所需，因此能降低压机的设备投资并减少能耗。?④有效提高零件的表面硬度及耐磨性。
二、模具磨损影响
目前，热成形模失效的基本形式有磨损、变形、断裂和疲劳等。在热冲压中最为常见的失效形式为变形和磨损。当模具材料的强度小于坯料的变形抗力时，模具将产生塑性变形而引起失效，而磨损是最为普遍的失效形式。
1、初始硬度对磨损量的影响。当初始硬度为HRC35时，一次成形后其最大磨损量达到30.68×10-5mm，而当初始硬度提高到HRC65(表面处理后)时，最大磨损量只有8.9×10-5mm.其抗磨损能力提高近4倍，通常，材料的强度越高则韧性越低，所以选择一个最佳的硬度范围，以达到最优的强韧性搭配是提高模具耐磨能力的关键。
2、初始温度对磨损量的影响。通常，温度对磨损的影响主要表现在：一是破坏表面膜，使之产生新生面的直接接触；二是使金属处于回火状态，降低表面硬度。上述两方面都将促使磨损产生并加剧。
此外，由于开始阶段模具温度较低，在未完全达到模具的预热温度时，模具易产生脆性断裂失效，随着表面温度的升高，表面形成的氧化膜阻止金属表面的大面积接触使磨损量减小；当模具初始温度为250℃时，成形后表层最高温度达到526.39℃，此时，模具表面开始软化，且氧化膜的作用减弱造成磨损加剧；当模具初始温度为350℃时，其表层最高温度可达580.55℃，基体开始软化，强度降低，接触点局部温度非常高且接触应力增大，产生胶合现象。有塑性变形产生，磨损量反而减小。因此，模具的最佳预热温度应在250℃左右。
3、润滑条件对磨损量的影响。
良好的润滑不仅能提高冲压件的表面光洁度，减小冲压阻力，还有利于保持模具表面质量，提高模具使用寿命。在加工过程中，由于某种原因模具表面得不到良好的润滑时，其表面质量将受到严重的影响，致使其抗磨损能力大幅降低，模具磨损量迅速增加。
三、模具磨损对寿命的影响
要预测磨损量对模具寿命的影响，单凭一次成形的结果远远不够，因在冲压过程中，模具表层温度升高后，对其表层硬度、材料特性有着重要的影响。若在成形中，模具润滑条件良好，并且每次成形后模具都能得到充分的冷却，这时可大致估算出模具抗磨损的寿命。在一次成形完成后，若模具的最大磨损量在工件的公差范围内，表明模具工作正常，此时可进行下一次成形分析，对比最大磨损量是否在工件的允许范围内，直到最大摩损量超过允许值，此时累计的成形次数就是模具的使用寿命。
四、提高冲压模具使用寿命的有效方法
1、使用合适的耐磨损材料。通常，模具材料往往选用的是具有很好耐磨性的材料。在选择具体材料时，必须要严格按照冲压件的材料及技术要求标准、根据生产量等合理选择材料。必要时还要使用一些热处理工具。当前使用比较广泛的模具材料主要包括硬质合金与Cr12型钢种等。
2、、合理的模具热处理工艺是提高其使用寿命的关键环节。长期生产实践表明，近半的模具失效问题是由热处理不当引起的。模具磨损、粘结也多发于表面，而疲劳断裂也是由表面开始的。所以，模具表面加工质量对模具使用寿命而言十分重要。由于加工痕迹客观存在，进行热处理时产生表面氧化脱碳在所难免。事实上，模具表面性能常较基体要差。所以采用有效的热处理技术，方能提升模具使用寿命。模具热处理工艺主要包括基体强韧化处理和表面强化处理两方面。模具零件的基体强韧化处理通常采用低温淬火和低温回火，能有效提高模具韧性，以此减少折断或脆性开裂问题。而模具表面强化处理可再细分为表面涂覆处理、化学热处理及表面加工处理三种方式。表面涂覆处理是指通过物理覆盖、沉积以在工件表面覆盖一层和基体不同的金属化合物，从而提高模具硬度、耐磨性和耐蚀性；化学热处理是指把模具零件加热至一定温度，使之和介质产生化学反应，从而通过在零件表面渗入一定量其他元素，改变表层化学成分，提高冲压模具使用寿命；表面加工处理通过改变金属表层组织的结构，从而提高冲压模具使用寿命，该方法设备简单、操作方便，能有效提高模具的耐磨性和耐腐蚀性。
3、加强对冲压模具的合理使用与维修。为了能有效提升冲压模具的使用寿命，必须要对其进行正确使用，并进行合理的维护。通常需做到以下几点：1)在工作人员使用冲压模具时，必须要先彻底地清理杂物，还要细致地检查具有导向装置冲压模具的内部润滑状况，以保证其能正常工作；2)在安装冲压模具时，需严格根据安装程序进行操作，并要合理调整与优化尚未安装导向装置冲压模具的间隙情况；3)定期对冲压模具实施检修操作，从而有效地保障其压力机的精度；4)操作人员要实时检查模具刃口，一旦发现其发生磨损，必须要采取科学有效的措施进行解决，以有效地避免由于磨损加重从而对模具寿命产生的不良影响；5)在开展大批量生产的过程中，要对冲击模具进行备份，这样才能充分确保生产的顺利进行，在模具使用后，要及时对其内部的废料杂物进行清理，而且要将适量的润滑油涂抹在其重要部位，以此确保模具的清洁性。
参考文献：
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