落料及拉深復(fù)合凹凸模是沖壓加工1mm厚鋼板成形碗形工件的沖壓模具，工件材料為Cr12MoV鋼。模具外圓柱面是落料凸模刃，沖壓時(shí)完成沖裁下料；而內(nèi)孔為拉深凹模，對(duì)鋼板成形起拉深凹模的作用。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，復(fù)合凹凸模使用中，出現(xiàn)早期縱向脆斷，模具壽命低，平均壽命僅加工960件，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和正常生產(chǎn)。

    凹凸模脆斷早期失效的主要原因是模具中殘留奧氏體含量多，碳化物大小不均且有大塊碳化物及棱角碳化物，使模具強(qiáng)度和韌性明顯下降，疲勞強(qiáng)度低，在交變應(yīng)力作用下，凹凸模薄弱處（凹模內(nèi)壁）萌生疲勞裂紋，并且迅速擴(kuò)展并發(fā)生早期脆斷。凹模薄壁處出現(xiàn)最大拉應(yīng)力使模具裂紋迅速擴(kuò)展至疲勞脆斷，是凹凸模早期失效的外部原因和結(jié)構(gòu)因素。

    根據(jù)以上分析，提出采用中頻感應(yīng)加熱爐來防止Cr12MoV鋼凹凸模早期斷裂失效，其工藝改進(jìn)措施如下：

    (1)由于Cr12MoV鋼模具碳化物偏析嚴(yán)重，選材時(shí)應(yīng)選用直徑較小的棒料制作模具。較小棒料軋制變形量較大，碳化物較細(xì)碎，同時(shí)有利于后續(xù)改鍛變形，使碳化物進(jìn)一步細(xì)碎。模具經(jīng)多次鐓拔改鍛后，可使鍛造流線與工件切向拉應(yīng)力平行，從而提高凹模內(nèi)壁的疲勞強(qiáng)度。

    (2)降低模具淬火溫度，取淬火溫度為980℃，一方面可細(xì)化晶粒，另一方面可降低殘留奧氏體含量，提高凹模疲勞強(qiáng)度。回火溫度從180℃改為400℃，可提高模具的強(qiáng)韌性，同時(shí)使工件中大部分殘留奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，使殘留奧氏體量降低，最后得到具有更高疲勞強(qiáng)度的回火托氏體組織。這樣，模具的疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)高于凹模內(nèi)壁處的最大切向拉應(yīng)力，防止裂紋萌生，從而避免凹凸模出現(xiàn)縱向脆斷失效破壞。

    (3)刃口表面強(qiáng)化。Cr12MoV鋼98WC淬火+400℃回火后，模具疲勞強(qiáng)度和韌性提高，但表面硬度和耐磨性能下降，為此可采用電火花表面強(qiáng)化工藝。電火花強(qiáng)化可使凸模刃口部位的硬度顯著提高，達(dá)1100HV以上，使模具的耐磨性和使用壽命大大提高。

    采用上述改進(jìn)工藝后，Cr12MoV鋼凹凸模強(qiáng)度、硬度耐磨性能和疲勞強(qiáng)度大大提高。生產(chǎn)試驗(yàn)表明，其平均使用壽命為10050件，是原工藝模具工作壽命的10倍以上。同時(shí)，新工藝降低了生產(chǎn)成本，提高了沖壓生產(chǎn)率，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。