模具掉效的启事及防备办法.doc

模具失效的原因及预防措施 摘要：叙述了模具失效的几种基本形式，分析了其原因和防范措施。 关键词： 模具失效 塑性变形 磨损 疲劳 断裂 前言： 模具是机械，电子，轻工,国防等行业生产的重要工艺装备。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因以及预防措施。 一、 模具失效 模具的失效是指模具丧失了正常工作的能力，其生产出来的产品已成为废品。模具的基本失效形式主要有断裂及开裂、磨损、疲劳及冷热疲劳、变形、腐蚀。模具在工作过程中可能同时出现多种损坏形式，各种损伤之间又互相渗透、相互促进、各自发展，而当某种损坏的发展导致模具失去正常功能时，则模具失效。 　　从目前的实际情况来看，导致模具失效的原因主要有以下五种：塑性变形失效；磨损失效；疲劳失效；断裂失效；综合因素影响下的失效。 （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镦粗、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，型槽内壁由于软化而被压塌或压堆。低淬透性的钢种用作冷镦模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。模具在使用时，如冷镦力过大，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：W18Cr4VCr12Cr6WV5CrNiW。. (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(在摩擦中模具工作表而粘了些坯料金属)。另外，凸模在工作中，由于润滑剂燃烧后转化为高压气体，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磨损，当刃口部分变钝或冲压负荷较大时，咬合磨损的情况会变得严重，而使磨损加快，模具钢的耐磨性不仅取决于其硬度，还决定于碳化物的性质、大小、分布和数量，在模具钢中，目前高速钢和高铬钢的耐磨性较高。但在钢中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(薄板冲裁、拉伸、弯曲等)的冲击，载荷不大，主要为静磨损。在静磨损条件下，模具钢的含碳量多，耐磨性就大。在冲击磨损条件下(如冷镦、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O.6％为上限，冷镦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。 (3)疲劳失效。 模具疲劳失效的根本原因就是应力集中和循环载荷。尽管模具受到的载荷有时明显低于其屈服强度，但由于局部的应力集中，使低的载荷下，在应力集中处仍然会形成微裂纹。而模具通常都在高强度和低塑性状态下服役，当微裂纹形成后，在模具所受的循环载荷作用下，微裂纹很容易扩展并最终导致疲劳断裂。 (4) 模具的冷热疲劳失效 　　对于热作模具，工作时由于与热的坯料互相作用，引起了模具表面温度常升至600~900℃的范围。为了不使模具的强度下降，必须要对脱模后的模具喷洒冷却剂，使其降温。这样周而复始，是模具表面反复经历急冷急热的过程，于模具表面便累积了相当的循环热应力，该应力最终以冷热疲劳的方式进行释放，形成冷热疲劳裂纹。至于高温氧化、冷却剂的腐蚀以及模具与高温坯料间的摩擦作用则更是加速了冷热疲劳的这一过程。 (5)断裂失效。 断裂失效常见形式有：崩刃、脶齿、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，有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要与内应力过大有关。 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时突然断裂，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(如过热、回火不足、严重应力集十及严重的冶金缺陷等)。 (6) 综合因素影响下的失效 　　模具由于实际工作条件极为复杂，因此，一副模具上常同时可出现多种损伤形式。这些损伤一旦出现，彼此间又可能互相促进，最终将加速模具的失效。 冷冲压模具主要用于金属和非金属材料的冷态成形。热作模具主要用于高温条件下的