模具失效的原因及预防措施

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1、模具生产过程中失效的原因及预防措施1flUs模具在生产应用过程中，经常发生各种不同情况的失效，浪费大量的人力、物力，影响了生产进度。以下主要讲述模具的几种基本失效形式及失效的原I大I以及预防措施。2模具失效冷热模具在服役中失效的基木形式可分为：塑性变形；磨损；疲劳；断裂。(1)塑性变形。塑性变形即承受负荷大于屈服强度而产生的变形。如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模出现傲粗、纵向弯曲等。尤其热作模具，其工作表面与高温材料接触，使型腔表面温度往往超过热作模具钢的回火温度，型槽内壁由于软

2、化而被压塌或压堆。低淬透性的钢种用作冷徹模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。模具在使用吋，如冷徹力过大，硬化层下面的基底抗压屈服强度不高，模具孔腔便被压塌。模具钢的屈服强度一般随碳(c)的含量从某些合金元素的增多而升高，在硬度相同的情况下，不同化学成分的钢具有的抗压强度不同，当钢硬度为63HRC时，下列4种钢的抗屈服强度由高到低依次顺序为：W18Cr4V>Crl2>Cr6WV>5CrNiWo(2)磨损失效。磨损失效是指刃门钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落粘膜(在摩擦

3、小模具工作表而粘了些坯料金屈)。另外，凸模在工作小，由于润滑剂燃烧后转化为高压气休，对凸模表面进行剧烈冲刷，形成气蚀。冷冲时，如果负荷不大，磨损类型主要为氧化，磨损也可为某种程度的咬合懒损，当刃口部分变钝或冲压负荷较人吋，咬合磨损的情况会变得严垂，而使磨损加快，模具钢的耐磨性不仅取决于其硕度，还决定于碳化物的性质、大小、分布和数量，在模具钢屮，口前高速钢和高銘钢的耐磨性较高。但在钢屮存在有严重的碳化物偏析或大颗粒的碳化物情况下，这些碳化物易剥落，而引起磨粒磨损,使磨损加快。较轻冷作模具钢(薄板冲

4、裁、拉伸、弯曲等)的冲击，载荷不大，主要为静懒损。在静磨损条件下，模具钢的含碳量多，耐磨性就人。在冲击儒损条件下(如冷徼、冷挤、热锻等)，模具钢中过多的碳化物无助于提高耐磨性，反而因冲击磨粒磨损，而降低耐磨性。研究表明，在冲击磨粒磨损条件下，模具钢含碳量以0.6%为上限，冷徹模在冲击载荷条件下工作，如模具钢中碳化物过多，容易固冲击磨损而山现表面剥落。这些剥落的硬粒子将成为磨粒，加快磨损速度。热作模具的型腔表面，由于高温软化而使耐磨性降低，此外，氧化铁皮也起到磨料的作用，同时还有高温氧化腐蚀作用。

5、(3)疲劳失效。疲劳失效的特征：模具某些部位经过一定的服役期，萌生了细小的裂纹，并逐渐向纵深扩展，扩展到一定尺寸吋，严垂削弱模具的承载能力而引起断裂。疲劳裂纹萌生于应力较大部位，特别是应力集中部位(尺寸过渡、缺口、刀痕、磨损裂纹等处)，疲劳断裂时断门分两部分，一部分为疲劳裂纹发展形成的疲劳处破裂断面，呈现贝壳状，疲劳源位于贝壳顶点。另一部分为突然断裂，呈现不平整粗糙断面。使模具发生疲劳损伤的根本原因为特环载荷，凡可促使表而拉应力增大的因素均能加速疲劳裂纹的萌生。冷作模具在高硬状态下工作吋，模具钢

6、具有很高的屈服强度和很低的断裂韧性。高的屈服强度有利于推迟疲劳裂纹的产牛，但低的断裂韧性使疲劳裂纹的扩展速率加快和临界长度减小，使疲劳裂纹扩展循环数大大缩短，因此，冷作模具疲劳寿命主要取决于疲劳裂纹萌生时间。热作模具一般在屮等或较低的硕度状态下服役，模具断裂韧性比冷作模具高得多，因此，在热作模具中，疲劳裂纹的扩展速度低于冷作模具，临界长度大于冷作模，热作模具疲劳裂纹的亚临界扩展周期较冷作模长得多，但热作模具表面受急冷，急热很易萌生冷热疲劳裂纹，热作模具的疲劳裂纹萌生时间比冷作模短得多，因此，许多

7、热作模其疲劳断裂寿命主要取决于疲劳裂纹扩展的时间。（4）断裂失效。断裂失效常见形式有：崩刃、胭齿、劈裂、折断、胀裂等，不同模具断裂的驱动力不同。冷作模具、所受的主要为机械作用力（冲压力）。热作模所受除机械力外，还有热应力和组织应力，冇许多热作模具的工作温度较高，又采用强制冷却，其内应力可远远超过机械应力，因此，许多热作模的断裂主耍与内应力过大冇关。模具断裂过程有两种：一次性断裂和疲劳断裂。一次性断裂为模具有时在冲压吋突然断裂，裂纹一旦萌生，后即失稳、扩展。它的主要原因为严重超载或模具材料严重脆化

8、（如过热、回火不足、严重应力集十及严重的冶金缺陷等）。3模貝失效原因及预防措施（1）结构设计不合理引起失效。尖锐转角（此处应力集中高于平均应力十倍以上）和过大的截面变化造成应力集屮，常常成为许多模具早期失效的根源。并且在热处理淬火过程屮，尖锐转角引起残余拉应力，缩短模具寿命。预防措施：凸模各部的过渡应平缓圆滑，任何役小的刀痕都会引起强烈的应力集屮，其直径与长度应符合一定要求。（2）模具材料质量差引起的失效。模具材料内部缺陷，如疏松、缩孔、夹杂成份偏析、碳化物分布不均、原表面缺陷（如氧化、脱碳、折