A. 提高模具壽命的方法有哪些
在實際中提高模具的使用壽命的方法：
1、保持模具零件的位置穩定
在模具工作時，要求模具上所有的部件保持穩定的設計位置，模具加工間隙包括沖裁、彎曲、成形等凸凹模間隙的均勻配合，是控制相對位置的重要方面。
2、沖壓中的材料控制
在整個沖壓過程中，如何保證被沖壓材料的位置和支承，應考慮材料的應力和應變，以及材料的約束問題。
3、模具工作時的振動控制
為了延長模具的壽命，有意將凸模有效部分加長時，應採取措施防止因凸模振動而產生的歪斜或歪扭。
4、對製件的廢料控制
廢料上升是由於間隙過大，沖裁時作用於材料上的拉力使得沖壓件比模孔小，而又由於凸模底面與廢料密貼所產生的真空吸著現象所引起的，廢料會減少模具壽命。
5、模具負荷的控制
要求模具的負荷中心與沖床的壓力中心在前後左右方向都基本一致。
總之，如果在模具的設計上充分考慮以上5個方面，就能夠大大提高模具的使用壽命，降低模具的維修成本，減少企業的經濟負擔。
B. 模具表面處理技術
模具表面處理技術
模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的如下性能有著直接的影響。
模具的製造精度：組織轉變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應力過大造成模具在熱處理後的加工、裝配和模具使用過程中的變形，從而降低模具的精度，甚至報廢。
模具的強度：熱處理工藝制定不當、熱處理操作不規范或熱處理設備狀態不完好，造成被處理模具強度(硬度)達不到設計要求。
模具的工作壽命：熱處理造成的組織結構不合理、晶粒度超標等，導致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，影響模具的工作壽命。
模具的製造成本：作為模具製造過程的中間環節或最終工序，熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差，大多數情況下會使模具報廢，即使通過修補仍可繼續使用，也會增加工時，延長交貨期，提高模具的製造成本。
正是熱處理技術與模具質量有十分密切的關聯性，使得這二種技術在現代化的進程中，相互促進，共同提高。20世紀80年代以來，國際模具熱處理技術發展較快的領域是真空熱處理技術、模具的表面強化技術和模具材料的預硬化技術。
模具的真空熱處理技術
真空熱處理技術是近些年發展起來的一種新型的熱處理技術，它所具備的特點，正是模具製造中所迫切需要的，比如防止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣，消除氫脆，從而提高材料(零件)的塑性、韌性和疲勞強度。真空加熱緩慢、零件內外溫差較小等因素，決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。
按採用的冷卻介質不同，真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火。模具真空熱處理中主要應用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件(如模具)真空加熱的優良特性，冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要，模具淬火過程主要採用油冷和氣冷。
對於熱處理後不再進行機械加工的模具工作面，淬火後盡可能採用真空回火，特別是真空淬火的工件(模具)，它可以提高與表面質量相關的機械性能，如疲勞性能、表面光亮度、而腐蝕性等。
熱處理過程的計算機模擬技術(包括組織模擬和性能預測技術)的成功開發和應用，使得模具的智能化熱處理成為可能。由於模具生產的小批量(甚至是單件)、多品種的特性，以及對熱處理性能要求高和不允許出現廢品的特點，又使得模具的智能化熱處理成為必須。模具的智能化熱處理包括：明確模具的結構、用材、熱處理性能要求模具加熱過程溫度場、應力場分布的計算機模擬模具冷卻過程溫度場、相變過程和應力場分布的計算機模擬加熱和冷卻工藝過程的模擬淬火工藝的制定熱處理設備的自動化控制技術。國外工業發達國家，如美國、日本等，在真空高壓氣淬方面，已經開展了這方面的技術研發，主要針對目標也是模具。
模具在工作中除了要求基體具有足夠高的強度和韌性的合理配合外，其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關重要。這些表面性能指：耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數、疲勞性能等。這些性能的改善，單純依賴基體材料的改進和提高是非常有限的，也是不經濟的，而通過表面處理技術，往往可以收到事半功倍的效果，這也正是表面處理技術得到迅速發展的原因。
模具的表面處理技術，是通過表面塗覆、表面改性或復合處理技術，改變模具表面的形態、化學成分、組織結構和應力狀態，以獲得所需表面性能的.系統工程。從表面處理的方式上，又可分為：化學方法、物理方法、物理化學方法和機械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術不斷涌現，但在模具製造中應用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。
滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮、液體滲氮等方式，每一種滲氮方式中，都有若干種滲氮技術，可以適應不同鋼種不同工件的要求。由於滲氮技術可形成優良性能的表面，並且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協調性，同時滲氮溫度低，滲氮後不需激烈冷卻，模具的變形極小，因此模具的表面強化是採用滲氮技術較早，也是應用最廣泛的。
模具滲碳的目的，主要是為了提高模具的整體強韌性，即模具的工作表面具有高的強度和耐磨性，由此引入的技術思路是，用較低級的材料，即通過滲碳淬火來代替較高級別的材料，從而降低製造成本。
硬化膜沉積技術目前較成熟的是CVD、PVD。為了增加膜層工件表面的結合強度，現在發展了多種增強型CVD、PVD技術。硬化膜沉積技術最早在工具(刀具、刃具、量具等)上應用，效果極佳，多種刀具已將塗覆硬化膜作為標准工藝。模具自上個世紀80年代開始採用塗覆硬化膜技術。目前的技術條件下，硬化膜沉積技術(主要是設備)的成本較高，仍然只在一些精密、長壽命模具上應用，如果採用建立熱處理中心的方式，則塗覆硬化膜的成本會大大降低，更多的模具如果採用這一技術，可以整體提高我國的模具製造水平。
模具材料的預硬化技術
模具在製造過程中進行熱處理是絕大多數模具長時間沿用的一種工藝，自上個世紀70年代開始，國際上就提出預硬化的想法，但由於加工機床剛度和切削刀具的制約，預硬化的硬度無法達到模具的使用硬度，所以預硬化技術的研發投入不大。隨著加工機床和切削刀具性能的提高，模具材料的預硬化技術開發速度加快，到上個世紀80年代，國際上工業發達國家在塑料模用材上使用預硬化模塊的比例已達到30%(目前在60%以上)。我國在上世紀90年代中後期開始採用預硬化模塊(主要用國外進口產品)。
模具材料的預硬化技術主要在模具材料生產廠家開發和實施。通過調整鋼的化學成分和配備相應的熱處理設備，可以大批量生產質量穩定的預硬化模塊。我國在模具材料的預硬化技術方面，起步晚，規模小，目前還不能滿足國內模具製造的要求。
採用預硬化模具材料，可以簡化模具製造工藝，縮短模具的製造周期，提高模具的製造精度。可以預見，隨著加工技術的進步，預硬化模具材料會用於更多的模具類型。 模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的如下性能有著直接的影響。
模具的製造精度：組織轉變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應力過大造成模具在熱處理後的加工、裝配和模具使用過程中的變形，從而降低模具的精度，甚至報廢。
模具的強度：熱處理工藝制定不當、熱處理操作不規范或熱處理設備狀態不完好，造成被處理模具強度(硬度)達不到設計要求。
模具的工作壽命：熱處理造成的組織結構不合理、晶粒度超標等，導致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，影響模具的工作壽命。
模具的製造成本：作為模具製造過程的中間環節或最終工序，熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差，大多數情況下會使模具報廢，即使通過修補仍可繼續使用，也會增加工時，延長交貨期，提高模具的製造成本。
正是熱處理技術與模具質量有十分密切的關聯性，使得這二種技術在現代化的進程中，相互促進，共同提高。20世紀80年代以來，國際模具熱處理技術發展較快的領域是真空熱處理技術、模具的表面強化技術和模具材料的預硬化技術。
;C. 影響模具使用壽命的因素主要有哪些
影響沖模壽命的因素是多方面的。下面就沖模的設計、製造及使用等方面綜合分析沖模壽命的影響因素，並捉出相應的改善措施。1、沖壓設備沖壓設備（如壓力機）的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。例如：復雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開式壓力機上使用，平均復磨壽命為1-3萬次，而新式精密壓力機上使用，沖模的復磨壽命可達6~12萬次。尤其足小間隙或無間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機，否則，將會降低模具壽命，嚴重者還會損壞棋具。2、模具設計（1）模具的導向機構精度。准確和可靠的導向，對於減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復合模和多工位級進模則更為有效。為提高模具壽命，必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。一般情況下，導向機構的精度應高於凸、凹模配合梢度。（2）模具（凸、凹模）刃口幾何參數。凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對於模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質量和模具壽命。精度要求較高的，宜選較小的間隙值；反之則可適當加大間隙，以提高模具壽命。3、沖壓工藝（1）沖壓零件的原材料。實際生產中，由於外壓零件的原材料厚度公差超差、材料性能波動、表面質量較差（如銹跡）或不幹凈（如油污）等，會造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良後果。為此，應當注意：①盡可能採用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力；②沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等，並將原材料擦拭乾凈，必要時應清除表面氧化物和銹跡；③根據沖壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。（2）排樣與搭邊。不合理的往復送料排樣法以及過小的搭邊值往往會造成模具急劇磨損或凸、凹模啃傷。因此，在考慮提高材判利用畢的同時，必須根據零件的加工批量、質量要求和模具配合間隙，合理選擇排樣方法和搭邊值，以提高模具壽命。4、模具材料模具材料對模具壽命的影響是材料種類、化學成分、組織結構、硬度和冶金質量等諸岡索的綜合反映。不同材質的模具壽命往往不同。為此，對於沖模工作零件材料提出兩項基本要求：①材料的使用性能應具有高硬度（58~64HRC）和高強度，並具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性；②工藝性能良好。沖模工作零件加工製造過程一般較為復雜。因而必須具有對各種加工工藝的適應性，如可鍛性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。通常根據沖壓件的材料特性、生產批量、精度要求等，選擇性能優良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經濟性。5、熱加工工藝實踐證明。模具的熱加工質量對模具的性能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統計可知，因熱處理不當所引發模具失效"事故"約佔40％以上。模具工作零件的淬火變形與開裂，使用過程的早期斷裂，均與摸具的熱加工工藝有關。（1）鍛造工藝，這是模具工作零件製造過程中的重要環節。對於高合金工具鋼的模具，通常對材料碳化物分布等金相組織提出技術要求。此外，還應嚴格控制鍛造溫度范圍，制定正確的加熱規范，採用正確的鍛造力法，以及鍛後緩冷或及時退火等。（2）預備熱處理。應視模具工作零件的材料和要求的不同分別採用退火、正火或調質等預備熱處理工藝，以改善組織，消除鍛造毛坯的組織缺陷，改善加工工藝性。高碳合金模具鋼經過適當的預備熱處理可消除網狀二次滲碳體或鏈狀碳化物，使碳化物球化、細化，促進碳化物分布均勻性。這樣有利於保證淬火、回火質量，提高模具壽命。（3）淬火與回火。這是模具熱處理中的關鍵環節。若淬火加熱時產生過熱，不僅會使工件造成較大的脆性，而且在冷卻時容易引起變形和開裂，嚴重影響模具壽命。沖模淬火加熱時特別應注意防止氧化和脫碳，應嚴格控制熱處理工藝規范，在條件允許的情況下，可採用真空熱處理。淬火後應及時回火，並根據技術要求採用不同的回火工藝。（4）消應力退火。模具工作零件在粗加工後應進行消應力退火處理，具目的是消除粗加工所造成的內應力，以免淬火叫產生過大的變形和裂紋。對於精度要求高的模具，在磨削或電加工後還需經過消應力回火處理，有利於穩定模具精度，提高使用壽命。6、加工表面質量模具工作零件加上表面質量的優劣對於模具的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分密切的關系，直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過大，在工作時會產生應力集中現象，並在其峰、谷間容易產生裂紋，影響沖模的耐用度，還會影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度，為此，應注意以下事項：①模具工作零件加工過程中必須防止磨削燒傷零件表面現象，應嚴格控制磨削工藝條件和工藝方法（如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進給量等參數）；②加工過程中應防止模具工作零件表面留有刀痕。夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。D. 表面處理對沖壓模具的壽命有什麼影響
表面處理能顯著提高模具工作部分的光潔度硬度，耐磨性，對模具壽命大有好處。
E. 影響模具壽命的因素有什麼
1，模具鋼材中夾雜物的含量增加：模具鋼中的夾雜物是引起模具內部產生裂紋的起源，特別是脆性氧化物和硅酸鹽等夾雜物，在熱加工中會時不時的發生塑性變形，由此會引起脆性的碎裂形成微裂紋，當我們在進一步的熱處理和使用中，該裂紋會進一步的引起模具的開裂。
2，碳化物分布不均勻引起的失效：我們用的注塑模具鋼材中，有大量的共晶碳化物，當我們進行模具鋼材鍛造時，鍛造比小或者是澆注溫度控制不適當，在鋼材中容易呈帶狀或者是網狀碳化物的偏移，這樣會使模具零件在淬火時出現沿著帶狀或者是網狀碳化物嚴重的部位出現裂紋，當我們在使用的過程中內部裂紋會進一步的擴展進而引起失效，或者是出現斷裂的現象。
F. 影響模具精度和壽命的因素有哪些呢
製作模具的材料如果硬度、耐磨性、抗沖擊性能、耐疲勞性能、熱處理淬透性能好的話，可以大大的延長模具的使用壽命。
製作模具的材料的好壞，合理的模具結構，是否進行規范的熱處理，以及正確的使用、操作，都是影響模具使用壽命的主要因素。
G. 表面處理如何影響模具使用壽命
表面處理肯是可以延長模具使用壽命，防止模式，生銹腐爛，大多數模具廠商都會使用發黑基礎對模具進行發黑保護
H. 影響沖模模具壽命的因素都有哪些原因
沖模模具生產中的失效形式主要有：沖模失效形式主要為磨損失效、變形失效、裂紋失效和壓傷失效等。由於沖壓形態不同，工作條件不同，影響沖模壽命的因素是多方面的。下面就沖模的設計、製造及使用等方面進行綜合分析，並提出相應的改進措施。
1、模具開裂有以下主要原因
1.1根據要求合理選擇材料，這是最關建的第一步。
1.2當材質決定後，金相組織是決定性能的關建。
1.3為了保證良好的金相組織，應從以下幾個方面加強控制：
1.3.1制定合理的鍛造工藝。
1.3.2鍛後熱處理工藝要符合實際要求，將金相組織控制到最佳狀態。
1.3.3成品熱處理工藝的制定，除淬火回火外，還有化學熱處理及冰冷處理等。
1.4模具研磨平面度及粗糙度不合格。
1.5模具的設計強度要充分滿足使用要求。
1.6模具結構要合理。
1.7對線切割的模具，要採取有效的處理措施。
1.8脫料不順生產前無退磁處理，無退料屑等。
1.9落料不順組裝模時無漏屑或滾屑而堵。
1.10生產：疊片沖壓，定位不好等。
2、設備
沖壓設備的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。例如：復雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開式壓力機上使用，平均復磨壽命為1~3萬次，而新式精密壓力機上使用，沖模的復磨壽命可達6~12萬次。尤其是小間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的設備，否則，將會降低模具壽命，嚴重者還會損壞模具。
3、模具設計
3.1模具的導向機構精度
准確和可靠的導向，對於減少模具工件的磨損，避免凸、凹模壓傷影響極大，尤其是小間隙沖裁模、復合模和多工位級進模則更為有效。為提高模具壽命，必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。一般情況下，導向機構的精度應高於凸、凹模配合精度。
3.2模具(凸、凹模)刃口幾何參數
形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對於模具的磨損及壽命也影響很大。如模具的配合間隙直接影響沖裁件質量和模具壽命。精度要求較高的，宜選較小的間隙值；反之則可適當加大間隙，以提高模具壽命。
4、沖壓工藝
4.1沖壓零件的原材料。
實際生產中，由於外壓零件的原材料厚度公差超標、材料性能波動較大、表面質量較差或潔凈度差等，都會造成模具磨損加劇、易崩刃等不良後果。
4.1.1盡可能採用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力；
4.1.2沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等，並將原材料擦拭乾凈，必要時應清除表面氧化物和銹跡；
4.1.3根據沖壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。
4.2排樣與搭邊。
不合理的往復送料排樣法以及過小的搭邊值往往會造成模具急劇磨損或凸、凹模壓傷。因此，在考慮提高材料利用率的同時，必須根據零件的加工批量、質量要求和模具配合間隙，合理選擇排樣方法和搭邊值，以提高模具壽命。
5、模具材料
正確選材是提高模具壽命的關鍵。如：化學成分、金相組織、硬度和冶金質量等。不同材質的模具壽命往往不同，為此，對於沖模材料應嚴格控制以下兩點。
5.1材料的使用性能應具有高硬度和高強度，並具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性；
5.2工藝性能良好。沖模在加工製造過程一般較為復雜．因而必須具有對各種加工工藝的適應性，如可鍛造性、切削加工性、淬硬性、淬透性、低的淬火裂紋敏感性和良好的磨削加工性等。通常根據沖壓件的材料特性、生產批量、精度要求等，選擇性能優良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經濟性。
6、熱加工工藝
實踐證明．模具的熱加工質量對模具的性能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統計可知，因熱處理不當所引發模具失效「事故」約佔45％以上。模具的淬火變形與開裂，使用過程的早期斷裂，多與摸具的熱加工工藝有關。
6.1鍛造工藝。這是模具製造過程中的重要環節。對於高合金工具鋼的模具，通常對材料碳化物分布等金相組織提出要求。此外，還應嚴格控制鍛造溫度范圍，制定正確的加熱規范，採用正確的鍛造方法，以及鍛後緩冷或及時退火等。
6.2預先熱處理。視模具的材料和要求的不同分別採用退火、調質等預備熱處理工藝，以改善組織，消除鍛造、毛坯的組織缺陷，改善加工性。高碳合金模具鋼經過適當的預先熱處理可消除網狀碳化物，使碳化物球化、細化，促進碳化物分布均勻性。這樣有利於保證淬火、回火質量，提高模具壽命。
6.3淬火與回火。這是模具熱處理中的關鍵環節。若淬火加熱時產生過熱，不僅會使工件造成較大的脆性，而且在冷卻時容易引起變形和開裂，嚴重影響模具壽命。沖模淬火加熱時特別應注意防止氧化和脫碳，應嚴格控制熱處理工藝規范，在條件允許的情況下，可採用真空熱處理。淬火後應及時回火，並根據技術要求採用不同的回火工藝。
6.4消除應力退火。模具在粗加工後應進行消除應力退火處理，目的是消除粗加工所造成的內應力，以免淬火產生過大的變形或裂紋。對於精度要求高的模具，在磨削或電加工後還需經過消除應力回火處理，有利於穩定模具精度，提高使用壽命。
7、加工表面質量
模具表面質量的優劣對於模具的使用壽命有著十分密切的關系。尤其是表面粗糙度對模具壽命影響很大，若表面粗糙度過大，在工作時會產生應力集中現象，並容易在其微細尖角處產生裂紋，影響沖模的耐用性，還會影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度。
7.1模具在加工過程中必須防止磨削過熱退火現象，應嚴格控制磨削工藝條件和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進給量等參數)；
7.2加工過程中應防止模具表面留有刀痕，夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會引起應力集中，成為斷裂的根源，造成模具早期失效；
7.3採用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工，提高表面粗糙度，提高模具使用壽命。
8、表面強化處理
為提高模具性能和使用壽命，模具表面強化處理應用越來越廣。常用的表而強化處理方法有：氮碳共滲、滲氮、滲硼、滲釩、BRN處理以及化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)和表面浸鍍碳化物法(TD)等。提高其耐疲勞強度，有利於模具壽命的提高。
9、線切割變質層的控制
沖模刃口多採用線切割加工。由於線切割加工的熱效應和電解作用，使模具加工表面產生一定厚度的變質層，造成表面硬度降低，出現顯微裂紋等，致使線切割加工的沖模易發生早期磨損，直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃，縮短模具使用壽命。因此，在線切割加工中應選擇合理的技術參數，盡量減少變質層深度，去掉變質層。
10、正確使用和合理維護
為了保護正常生產，提高沖壓件質量，降低成本，延長沖模壽命，必須正確使用和合理維護模具，嚴格執行沖模「三檢查」制度(使用前檢查，使用過程中檢查與使用後檢查)，並做好沖模與維護檢修工作。其主要工作包括模具的正確安裝與調試；嚴格控制凸模進入凹模深度；控制校正彎曲、冷擠、整形等；及時復磨、研光其刃口；注意保持模具的清潔和合理的潤滑等。模具的正確使用和合理維護，對於提高摸具壽命事關重大。
總之，提高模具壽命應在設計、製造、使用和維護全過程中，應用先進製造技術和實行全面質量管理，是提高模具壽命的有效保證，並且致力於發展專業化生產，加強模具標准化工作，除零件標准化外，還有設計參數標准化、組合形式標准化、加工方法標准化等，不斷提高模具設計和製造水平，有利於提高模具壽命。
I. 鐳射強化技術提高模具使用壽命
摘 要：介紹了用於模具表面的鐳射強化加工系統和鐳射強化工藝方法，討論了鐳射強化模具表面的硬化層深度和耐磨效能與鐳射強化工藝引數之間的關系，採用鐳射強化技術能大幅度提高模具的使用壽命。
關鍵詞：鐳射強化；模具；磨損/壽命
隨著我國汽車、家電工業的迅猛發展，對模具工業提出了更高的要求。如何提高模具的加工質量和使用壽命，一直是人們不斷探索的課題。採用表面強化處理是提高模具質量和使用壽命的重要途徑，它對於改善模具的綜合性能、大幅度降低成本、充分發揮傳統模具的潛力，具有十分重要的意義。常用的模具表面強化處理工藝有化學熱處理***如滲碳、碳氮共滲等***、表面復層處理***如堆焊、熱噴塗、電火花表面強化、PVD和CVD等***、表面加工強化處理***如噴丸等***。這些方法大多工藝較為復雜，處理周期較長，處理後存在較大變形。近年來，隨著大功率鐳射器的出現及鐳射加工技術在工業上的應用日趨廣泛、成熟，為模具表面的強化提供了一種新的技術途徑。
1 激光表面強化處理方法
鐳射用於表面處理的方法多，其中包括：鐳射相變硬化***LTH***，激光表面熔化處理***LSM***，激光表面塗覆及合金化***LSC/LSA***，激光表面化學氣相沉積***LCVD***，鐳射物理氣相沉積***LPVD***，鐳射沖擊***LSH***和鐳射非晶化等，其中已被研究用於提高模具壽命的方法有鐳射相變硬化和激光表面熔覆和合金化，本文主要討論利用鐳射相變硬化技術提高模具壽命的機理和方法。
鐳射相變硬化***鐳射淬火***是利用鐳射輻照到金屬表面，使其表面以很高的升溫速度迅速達到相變溫度而形成奧氏體，當鐳射束離開後，利用金屬本身熱傳導而發生「自淬火」，使金屬表面發生馬氏體轉變。與傳統淬火方法相比，鐳射淬火是在急熱、急冷過程中進行的，溫度梯度高，從而在表面形成了一層硬度極高的特殊淬火組織，如晶粒細化、高位錯密度等。其淬火層的硬度比普通淬火的硬度還高15%～20%。淬硬層深度可達0.1～2.5mm，因而可大大提高模具的耐磨性，延長模具的使用壽命。
2 鐳射強化加工系統的組成
圖1為一個具有多軸聯動的鐳射強化加工系統工作原理示意圖。它由三部分組成：第一部分為鐳射器系統，由鐳射頭、激勵電源、冷卻系統和諧振腔引數變換裝置組成；第二部分為光束傳輸與變換裝置，把鐳射束按加工要求引導到待處理零件表面，同時對鐳射束進行空間強度分布的變換，以滿足對模具表面不同受力部位進行有效的強化處理。光束經變換後即可在模具表面產生所需的強化單元，通過多軸聯動的數控系統即可對模具的三維曲面進行可控的、快速和有效的強化處理；第三部分為計算機數控系統，控制鐳射工作頭和數控工作台等多軸運動，其鐳射束相對於工件的運動軌跡決定了強化的帶形狀，以實現復雜模具表面的鐳射強化處理。
3 鐳射強化處理工藝
3.1 工件表面預處理塗層
當鐳射器確定後，金屬材料對鐳射的吸收能力主要取決於其表面狀態。一般需鐳射處理的金屬材料表面都經過機械加工，表面粗糙度值很小，其反射率可達 80%～90%，使大部分鐳射能量被反射掉。為了提高金屬表面對鐳射的吸收率，在鐳射熱處理前要對材料表面進行表面處理***常稱黑化處理***，即在需要鐳射處理的金屬表面塗上一層對鐳射有較高吸收能力的塗料。
表面預處理的方法包括磷化法、提高表面粗糙度法、氧化法、噴***刷***塗料法、鍍膜法等多種方法，其中較為常用的是磷化法和噴***刷***塗料法。常用的塗料骨料有石墨、炭黑、磷酸錳、磷酸鋅、水玻璃等。也有直接使用碳素墨汁和無光漆作為預處理塗料的。對於有些低碳鋼材料，在其表面用炭黑粉末處理，在進行鐳射淬火時可起滲碳作用。我們採用上海光機所研製的黑化溶液***86-1型***，其處理方法簡單，可直接噴刷在工件表面，鐳射吸收率達90%以上。
3.2 工藝引數優化
鐳射相變硬化工藝引數主要有鐳射器輸出功率P，光斑大小D及掃描速度v，在其它條件一定的條件下，鐳射硬化層的深度H與P、D、v有如下關系：H=P/***D．v***。為了得到最優工藝引數，基本方法是根據已有成功的資料，確定一個工藝引數范圍，再以P、D、v三個因子，各取三個水平，做出正交試驗表在試件上進行試驗研究。圖2為汽車尾燈支架拉深模具所採用的材料Cr-Mo鑄鐵，在不同掃描速度下，鐳射功率與硬化層深的關系曲線。圖3為不同的鐳射功率下，掃描速度與硬化層的關系曲線。圖示表明：在一般情況下，鐳射功率越高，硬化層越深；掃描速度越大，硬化層越淺。圖4為在鐳射功率 P=1200W，掃描速度v=15mm/s，光斑直徑D=4.5mm的工藝引數條件下，淬火層的硬度及硬化層深之間的關系。從中可看出，經鐳射處理後材料表面的硬度有較為顯著的提高。
4 硬化層殘余應力和耐磨效能
在鐳射硬化處理過程中，金屬材料表面組織結構的變化及表面相對於材料內部溫差的產生和消失，必將產生殘余應力。殘余應力的大小和分布狀況對模具的實用效能有很大影響，鐳射硬化產生的殘余應力沿淬硬層深的分布情況如圖5。由圖5可見，鐳射相變硬化在模具表面產生較大的殘余壓應力，能有效地防止疲勞裂紋的產生，提高模具的疲勞壽命。
模具表面的耐磨效能與材料的顯微結構、晶粒大小、硬度高低、表面狀態等多種因素有關，而這些因素又受處理工藝引數的影響，因而鐳射強化的工藝引數直接影響模具的耐磨效能。圖6和圖7為鐳射功率及掃描速度對35CrMn鋼耐磨效能的影響。由圖可見，在一定范圍內，當掃描速度一定時，提高功率耐磨性有所增加；在功率一定時，掃描速度的提高也有助於提高耐磨性。圖8為42CrMo材料經鐳射處理***P=1200W,v=55mm/s,D=3.5mm***後與常規處理之間的磨損對比，可見採用鐳射強化技術能大大提高材料的耐磨效能。
5 結論
通過對幾種不同的模具材料所進行的鐳射強化處理，並與實際工作情況進行檢查對比，表明採用鐳射強化技術能大幅度提高模具的使用壽命，而冷沖模的強化效果更為明顯。如對T8A鋼製造的沖頭和Cr12Mo鋼製造的凹模進行鐳射硬化處理，鐳射硬化層為0.15mm，硬度為1200HV，使用壽命明顯增加，由沖壓2.5萬件提高到10萬件，即壽命提高3～4倍。採用鐳射強化技術，其優越性在於：
***1***可根據模具的形狀特點、使用要求在指定區域內進行，且對表面質量沒有任何損傷。經鐳射處理後的模具，不需後續加工即可直接投入生產使用，從而降低了模具的製造成本。
***2***通過編制專用的鐳射強化處理軟體，可實現鐳射處理工藝引數的計算機自動優化、處理過程的計算機模擬模擬和實時監控及鐳射處理後表面組織結構和效能的計算機預測，實現模具的復雜形狀和人工智慧化的表面處理。
***3***採用鐳射熔覆和合金化等技術，可在廉價金屬材料表層得到任意成分的合金和相應的微觀組織，從而獲得良好的綜合機械效能，改善和提高材料表面的耐磨、耐蝕和耐熱效能。這些技術用於報廢模具的修復和強化，具有較為廣泛的市場前景
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J. 何謂注塑模壽命，其影響因素是什麼
所謂注塑模壽命，是指注塑模在保證產品質量的前提下，所能加工的塑件的總數量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換後的壽命。一般在注塑模的設計階段就應明確該模具所適用的生產塑件的總件數，即模具的設計壽命。任何模具總會損壞，總會壽命終止，但其損壞的形式不同。總的來說，工作表面損壞的形式有：摩擦損壞、疲勞損壞、塑性變形、開裂、咬傷等。
（2） 影響注塑模壽命的因素
注塑模壽命的終結，與多種因素有關，影響模具壽命的主要因素有以下幾個：
1） 模具材料：模具壽命與其材料關系很大，生產的數量越大，工作時所受的載荷越大對材料的要求也越高，對此，應選用承載能力強、服役壽命長的高性能模具材料。但是，需要注意的是，模具材料在其生產成本中約佔25%~ 30%,因此不能一味選用好材料，對承載不大的模具零件可用稍差的材料。
2） 模具結構。模具的結構情況對模具壽命關系很大，合理的結構有助於提高模具的承載能力，提高模具壽命。如採用可靠的導向機構，可有效地避免合模時模具的咬傷；又如採用圓角過渡的避免應力集中的結構，可使模具能承受強大的成型壓力，因為模具最易從應力集中處開裂。因此，對模具結構的選擇 和處理是否適當，對模具的壽命影響非常大。
3） 模具加工質量。模具的零件很多，加工的方法也不一樣，主要有鍛造、切削加工，電火花加工、熱處理、研磨拋光等。在這些加工中都有可能使零件受傷而累及模具壽命，如電火花加工時冷卻失當而產生的顯微裂紋；在熱處理時因受熱不均使零件各處性能不同；鍛造時因溫度控制不當造成金屬組織內部出現裂紋；研磨拋光不夠，使零件表面粗糙度過大及殘存刀痕等等，上述種種缺陷對模具的耐磨性、抗斷裂能力、抗疲勞能力等都會帶來顯著的影響，從而影響模具的壽命。
4） 模具工作狀態。注塑模在工作時，要頻繁地經過合模、鎖緊、注射、保壓、冷卻、開模、頂出等工藝過程，在此工作過程，需要保證各個工作機構可靠而輕快靈活地工作。為此，需要使各運動部件無阻礙地運動，並有可靠的潤滑，要求操作者經常注意模具的維護和保養，使其處於最佳工作狀態。
5） 設備狀況。注塑機性能的好壞，對注塑模的壽命有較大影響，注塑模的各種動作，是由注塑機上的相關機構完成的，若是注塑機在合模時加力偏斜， 或是加力過大，或是動作不準確，使得模具發生碰撞或偏心受力，模具就會受到損害，其壽命也會大受影響。