模具材料(一)

1、模具材料及熱處理緒 論 一、模具材料的作用和地位一、模具材料的作用和地位 成形加工中的重要工藝裝備，是機(jī)械、電子、輕工、國成形加工中的重要工藝裝備，是機(jī)械、電子、輕工、國防等工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)之一。防等工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)之一。 利用模具可以實現(xiàn)少、無切削加工，從而提高生產(chǎn)效率、利用模具可以實現(xiàn)少、無切削加工，從而提高生產(chǎn)效率、降低成本。由于模具成形具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗等特點，降低成本。由于模具成形具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗等特點，因而其應(yīng)用十分廣泛。因而其應(yīng)用十分廣泛。 占飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)電產(chǎn)品成形加工的占飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)電產(chǎn)品成形加工的6070；占家電產(chǎn)品、塑料制品成形加工的；占家

2、電產(chǎn)品、塑料制品成形加工的8090。 模具是模具是“效益放大器效益放大器” -用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，我國億美元，我國2005年的模具年產(chǎn)值也達(dá)到年的模具年產(chǎn)值也達(dá)到600億元。億元。家電模具家電模具管件模具管件模具汽摩模具汽摩模具 模具的使用壽命模具的使用壽命 加工精度加工精度 模具材料性能的好壞和使用壽命的長短，將直接影模具材料性能的好壞和使用壽命的長短，將直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。而模具材料的種類、熱響加工產(chǎn)品的質(zhì)量

3、和經(jīng)濟(jì)效益。而模具材料的種類、熱處理工藝、表面處理技術(shù)是影響模具使用壽命的極其重處理工藝、表面處理技術(shù)是影響模具使用壽命的極其重要的因素，所以世界各國都在不斷地研究和開發(fā)新型模要的因素，所以世界各國都在不斷地研究和開發(fā)新型模具材料模具的熱處理工藝、選用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)、具材料模具的熱處理工藝、選用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)、合理地設(shè)計模具結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對模具的維護(hù)等措施，來穩(wěn)合理地設(shè)計模具結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對模具的維護(hù)等措施，來穩(wěn)定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。 模具材料的使用性能將直接影響模具的質(zhì)量和使用壽模具材料的使用性能將直接影響模具的質(zhì)量和使用壽命

4、。模具材料的工藝性能將主要影響模具加工的難易程命。模具材料的工藝性能將主要影響模具加工的難易程度、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。度、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。 二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展 在建國以來的在建國以來的50多年中，我國的模具工業(yè)發(fā)展迅多年中，我國的模具工業(yè)發(fā)展迅速，在模具材料的研制與開發(fā)、模具的熱處理工藝、速，在模具材料的研制與開發(fā)、模具的熱處理工藝、模具的表面處理技術(shù)等各方面都取得了巨大的成就。模具的表面處理技術(shù)等各方面都取得了巨大的成就。目前，我國的模具鋼產(chǎn)量已躍居世界前列，基本滿足目前，我國的模具鋼產(chǎn)量已躍居世界前列，基本滿足了模具制造業(yè)的需要。了模具制造業(yè)的需要。 基本

5、情況：基本情況： 我國目前大約有我國目前大約有25000多個模具生產(chǎn)廠點，職多個模具生產(chǎn)廠點，職工約工約100萬人，萬人，2005年生產(chǎn)模具總產(chǎn)值年生產(chǎn)模具總產(chǎn)值530多億元，多億元，2005年度進(jìn)口模具年度進(jìn)口模具181.3萬美元，出口萬美元，出口49萬美元，萬美元，進(jìn)出口相抵我國目前是世界上最大的模具凈進(jìn)口進(jìn)出口相抵我國目前是世界上最大的模具凈進(jìn)口國。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示國。根據(jù)統(tǒng)計資料顯示“十五十五”期間前四年模具期間前四年模具工業(yè)平均每年都以工業(yè)平均每年都以15以上增長速度發(fā)展。以上增長速度發(fā)展。 在冷作模具鋼：在冷作模具鋼： 6Cr4W3M02VNb(65Nb)、 6CrNiSiMnMo

6、V、 7Cr7M02V2Si、 Cr8MoWV3Si 。 較高的強(qiáng)韌性、耐磨性以及良好的綜合工藝性能，較高的強(qiáng)韌性、耐磨性以及良好的綜合工藝性能，可用于冷擠壓模、冷激模、冷沖模、切邊模等冷可用于冷擠壓模、冷激模、冷沖模、切邊模等冷作模具，并使其使用壽命成倍提高。作模具，并使其使用壽命成倍提高。 在熱作模具鋼：在熱作模具鋼： 3Cr3Mo3w2v(HMl)、 3Cr3M03VNb (HM3)、 5Cr2W5Mo2V (RM2)、 4Cr3Mo3W4VNB(CR)、 4Cr5MoSiV1 (H13)、 4Cr3M02NiVNbB (HD)、 5Cr4Mo3SiMnVAl(N 2A1) 。 這些鋼具

7、有高的熱穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度、耐磨性及這些鋼具有高的熱穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度、耐磨性及抗熱疲勞性，常用于制造熱擠壓模、熱鍛模、熱抗熱疲勞性，常用于制造熱擠壓模、熱鍛模、熱沖壓模、壓鑄模等，使用壽命比沖壓模、壓鑄模等，使用壽命比5CrNiMo和和5CrMnMo鋼提高數(shù)鋼提高數(shù)倍。 塑料模具方面塑料模具方面: Y55CrNiMnMoV (SMl)、 Y20CrN3A1MnMo(SM2)、 5NiSCa、 06Ni6CrMoVTiAl(06Ni)、 25CrNi3MoAl、 Ocrl6Ni4Cu3Nb(PCR) 等。等。 這些鋼具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性熱處理工藝簡單，變形這些鋼具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性熱處理工藝簡單，變形小，

8、易于切削加工小，易于切削加工. 擠塑模、壓塑模、注射模、吹塑模擠塑模、壓塑模、注射模、吹塑模 普通硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料正在走普通硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料正在走向成熟，向成熟， 冷沖模、拉絲模、冷鐓模、無磁模冷沖模、拉絲模、冷鐓模、無磁模 使用壽命大幅度提高使用壽命大幅度提高 如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造的如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造的M12冷鍛模，使用壽冷鍛模，使用壽命在命在100萬次以上；采用普通硬質(zhì)合金材料制造萬次以上；采用普通硬質(zhì)合金材料制造的硅鋼片高速冷沖裁模，使用壽命可達(dá)上億次。的硅鋼片高速冷沖裁模，使用壽命可達(dá)上億次。 模具的表面處理技術(shù)模具的表面處理技術(shù)傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的滲碳、滲氯、氮碳共

9、滲、滲硫、滲硼、滲金滲碳、滲氯、氮碳共滲、滲硫、滲硼、滲金屬屬等工藝等工藝 氣相沉積技術(shù)氣相沉積技術(shù) 熱噴涂技術(shù)熱噴涂技術(shù) 激光表面處理技術(shù)激光表面處理技術(shù) 離子注入技術(shù)離子注入技術(shù) 電子束表面處理技術(shù)電子束表面處理技術(shù) 我國的模具材料和模具表面處理技術(shù)與發(fā)達(dá)我國的模具材料和模具表面處理技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比仍存在著一定的差距，模具材料的生產(chǎn)國家相比仍存在著一定的差距，模具材料的生產(chǎn)和使用水平還有待提高。和使用水平還有待提高。 我國模具材料及其處理技術(shù)的發(fā)展前景十分我國模具材料及其處理技術(shù)的發(fā)展前景十分廣闊。應(yīng)積極開發(fā)和引進(jìn)高性能的新型模具材料，廣闊。應(yīng)積極開發(fā)和引進(jìn)高性能的新型模具材料，增加模具

10、鋼材的品種、規(guī)格，形成符合我國資源增加模具鋼材的品種、規(guī)格，形成符合我國資源情況的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的模具材料，以滿足不同情況的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的模具材料，以滿足不同模具的使用性能和壽命的要求；重視模具的設(shè)計、模具的使用性能和壽命的要求；重視模具的設(shè)計、選材、加工、處理、檢驗等全過程控制，不斷降選材、加工、處理、檢驗等全過程控制，不斷降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；加強(qiáng)對模具的新技低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；加強(qiáng)對模具的新技術(shù)、新材料、新工藝的研究，發(fā)展模具的成套加術(shù)、新材料、新工藝的研究，發(fā)展模具的成套加工精密設(shè)備提高模具生產(chǎn)的整體水平。工精密設(shè)備提高模具生產(chǎn)的整體水平。 三、本課程的性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和要

11、求三、本課程的性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和要求 模具材料是一門專業(yè)課程，應(yīng)學(xué)過一些模具材料是一門專業(yè)課程，應(yīng)學(xué)過一些工程材料方面的知識，對材料及熱處理、工程材料方面的知識，對材料及熱處理、材料成形加工等有初步的了解，本課程對材料成形加工等有初步的了解，本課程對模具選材、加工等進(jìn)行綜合訓(xùn)練，學(xué)習(xí)模模具選材、加工等進(jìn)行綜合訓(xùn)練，學(xué)習(xí)模具新材料、新工藝、新技術(shù)方面的知識，具新材料、新工藝、新技術(shù)方面的知識，為模具設(shè)計、制造工藝課程打下基礎(chǔ)。為模具設(shè)計、制造工藝課程打下基礎(chǔ)。 1) 常見模具的失效分析方法。常見模具的失效分析方法。 2)熟悉常用的模具材料、熱處理工藝及模具的表面處理技熟悉常用的模具材料、熱處理工藝

12、及模具的表面處理技術(shù)。術(shù)。 3)明確模具材料、熱處理工藝及表面處理技術(shù)與模具使用明確模具材料、熱處理工藝及表面處理技術(shù)與模具使用性能、生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。性能、生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。 4)掌握常用的冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材掌握常用的冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料以及其他模具材料的牌號、主要成分、性能特點具材料料以及其他模具材料的牌號、主要成分、性能特點具材料及熱處理方法。及熱處理方法。 5)熟悉各類常見的模具表面處理方法，并能進(jìn)行合理選用。熟悉各類常見的模具表面處理方法，并能進(jìn)行合理選用。 理論性和實踐性強(qiáng) 鋼的熱處理原理與工藝 合金鋼第一章 模具失效

13、與使用壽命 模具失效模具失效-模具喪失正常的使用功能，不能通過模具喪失正常的使用功能，不能通過一般的修復(fù)方法使其重新服役的現(xiàn)象。一般的修復(fù)方法使其重新服役的現(xiàn)象。 正常失效正常失效 非正常失效非正常失效(早期失效早期失效) 正常失效比較安全，而非正常失效常造成人身或正常失效比較安全，而非正常失效常造成人身或設(shè)備的惡性事故，并造成經(jīng)濟(jì)上的損失，因此應(yīng)設(shè)備的惡性事故，并造成經(jīng)濟(jì)上的損失，因此應(yīng)盡量加以避免。盡量加以避免。模具使用壽命模具使用壽命 (也稱為模具正常壽命也稱為模具正常壽命)-模具在模具在正常失效前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目。正常失效前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目。 若其使用過程中經(jīng)過多次修模，則

14、模具的使用壽若其使用過程中經(jīng)過多次修模，則模具的使用壽命為首次壽命與各次修模壽命的總和。模具壽命命為首次壽命與各次修模壽命的總和。模具壽命是在一定時期內(nèi)模具材料性能、模具設(shè)計與制造、是在一定時期內(nèi)模具材料性能、模具設(shè)計與制造、模具熱處理工藝、模具使用與維護(hù)等各指標(biāo)的綜模具熱處理工藝、模具使用與維護(hù)等各指標(biāo)的綜合體現(xiàn)。合體現(xiàn)。第一節(jié) 模具的失效分析 一、模具的損傷與失效一、模具的損傷與失效 過量塑性變形、表面損傷、開裂與斷裂、冷熱疲勞、過量塑性變形、表面損傷、開裂與斷裂、冷熱疲勞、腐蝕等損傷破壞后，將會失去原有功能，以致不能正腐蝕等損傷破壞后，將會失去原有功能，以致不能正常服役，這些現(xiàn)象均稱為失

15、效。常服役，這些現(xiàn)象均稱為失效。 冷沖裁模刃口的過度磨損或崩刃；冷沖裁模刃口的過度磨損或崩刃； 熱擠壓沖頭的鐓粗變形；熱擠壓沖頭的鐓粗變形； 熱鍛模出現(xiàn)冷熱疲勞裂紋等。熱鍛模出現(xiàn)冷熱疲勞裂紋等。 模具的失效一般都存在一個變化過程模具的失效一般都存在一個變化過程 如斷裂失效：表面產(chǎn)生缺陷如斷裂失效：表面產(chǎn)生缺陷-表面微裂紋表面微裂紋-裂紋裂紋擴(kuò)展擴(kuò)展-最后斷裂。最后斷裂。 模具在使用過程中，出現(xiàn)變形、微裂紋、腐蝕等模具在使用過程中，出現(xiàn)變形、微裂紋、腐蝕等現(xiàn)象但沒立即喪失服役能力的現(xiàn)象稱為現(xiàn)象但沒立即喪失服役能力的現(xiàn)象稱為模具損傷。模具損傷。模具在工作時，不同部位承受不同的作用力和不模具在工作時

16、，不同部位承受不同的作用力和不同的溫度變化，可能同時出現(xiàn)多種不同的損傷形同的溫度變化，可能同時出現(xiàn)多種不同的損傷形式，各種損傷形式之間又會相互滲透、相互促進(jìn)、式，各種損傷形式之間又會相互滲透、相互促進(jìn)、不斷累積。不斷累積。 例如： 磨損溝痕成為疲勞裂紋的萌生之處，加快疲勞裂紋磨損溝痕成為疲勞裂紋的萌生之處，加快疲勞裂紋的萌生速度，若磨損溝痕探而尖，則義本身可成為一次斷的萌生速度，若磨損溝痕探而尖，則義本身可成為一次斷裂的起裂點；扛模具太面出現(xiàn)冷熱疲勞裂紋后表面粗糙裂的起裂點；扛模具太面出現(xiàn)冷熱疲勞裂紋后表面粗糙度嚴(yán)重惡化，會進(jìn)一少加劇模具的磨損：此外，在冷熱疲度嚴(yán)重惡化，會進(jìn)一少加劇模具的磨損

17、：此外，在冷熱疲勞裂紋的底部，會由于應(yīng)力集中的出現(xiàn)而加速機(jī)械疲勞裂勞裂紋的底部，會由于應(yīng)力集中的出現(xiàn)而加速機(jī)械疲勞裂紋的盟生，加速疲勞斷裂。顯然，損傷是模具破壞的起源，紋的盟生，加速疲勞斷裂。顯然，損傷是模具破壞的起源，損傷的累積可導(dǎo)致模具的失效。損傷的累積可導(dǎo)致模具的失效。 非正常失效非正常失效(也稱早期失效也稱早期失效)-模具未達(dá)到一定模具未達(dá)到一定工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使用壽命產(chǎn)生的失效工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使用壽命產(chǎn)生的失效 非正常失效發(fā)生在模具使用的初期，主要是由非正常失效發(fā)生在模具使用的初期，主要是由模具設(shè)計和制造過程中的缺陷引起的，失效出模具設(shè)計和制造過程中的缺陷引起的，失效出現(xiàn)的幾率很

18、高，且隨著模具使用期限的延長而現(xiàn)的幾率很高，且隨著模具使用期限的延長而迅速降低。迅速降低。 正常失效正常失效-模具使用一定期限后，由緩慢塑性變形、均勻的磨損模具使用一定期限后，由緩慢塑性變形、均勻的磨損或疲勞破壞而出現(xiàn)的失效或疲勞破壞而出現(xiàn)的失效模具經(jīng)過使用初期的考驗后即進(jìn)入正常的使用階段。在理想的情況模具經(jīng)過使用初期的考驗后即進(jìn)入正常的使用階段。在理想的情況下，模具未達(dá)到正常使用壽命就不會發(fā)生失效。但由于工作條件的下，模具未達(dá)到正常使用壽命就不會發(fā)生失效。但由于工作條件的變化、操作者的使用水平、管理者的失誤等原因而造成的某些損傷，變化、操作者的使用水平、管理者的失誤等原因而造成的某些損傷，也

19、將導(dǎo)致模具的失效，但這種失效幾率很低。在模具經(jīng)過了長期使也將導(dǎo)致模具的失效，但這種失效幾率很低。在模具經(jīng)過了長期使用后，出于使用損傷的大量累積，致使模具發(fā)生失效，即達(dá)到了模用后，出于使用損傷的大量累積，致使模具發(fā)生失效，即達(dá)到了模具的使用壽命極限。具的使用壽命極限。注意做好經(jīng)常性的檢查、維護(hù)和保養(yǎng)工作，可有效地推遲正常失效注意做好經(jīng)常性的檢查、維護(hù)和保養(yǎng)工作，可有效地推遲正常失效的到來，有助于提高模具的使用壽命。的到來，有助于提高模具的使用壽命。 二、模具失效的分類二、模具失效的分類 還有以下常見的分類方法。還有以下常見的分類方法。 1過量變形失效過量變形失效 主要包括過量彈性變形失效、過量主

20、要包括過量彈性變形失效、過量塑性變形塑性變形(如局部塌陷、局部鐓粗、型腔漲大等如局部塌陷、局部鐓粗、型腔漲大等)失效、失效、蠕變超限等。蠕變超限等。 2表面損傷失效表面損傷失效 主要包括表面磨損主要包括表面磨損(如粘著磨損、磨如粘著磨損、磨料磨損、氧化磨損、疲勞磨損等料磨損、氧化磨損、疲勞磨損等)失效、表面腐蝕失效、表面腐蝕(如點如點腐蝕、晶間腐蝕、沖刷腐蝕、應(yīng)力腐蝕等腐蝕、晶間腐蝕、沖刷腐蝕、應(yīng)力腐蝕等)失效、接觸疲失效、接觸疲勞失效等。勞失效等。 3斷裂失效斷裂失效 主要有塑性斷裂失效、脆性斷裂失效、主要有塑性斷裂失效、脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、應(yīng)力腐蝕斷裂失效等。疲勞斷裂

21、失效、蠕變斷裂失效、應(yīng)力腐蝕斷裂失效等。 三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析 （一）磨損失效（一）磨損失效 磨損磨損-由于模具表面的相對運動，而從模由于模具表面的相對運動，而從模具的接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象。具的接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象。 磨損失效磨損失效-模具在工作中會與坯料的成形模具在工作中會與坯料的成形表面相接觸，產(chǎn)生相對運動而造成磨損，表面相接觸，產(chǎn)生相對運動而造成磨損，當(dāng)這種磨損使模具的尺寸發(fā)生變化或使模當(dāng)這種磨損使模具的尺寸發(fā)生變化或使模具表面的狀態(tài)發(fā)生改變而使其不能正常工具表面的狀態(tài)發(fā)生改變而使其不能正常工作。作。 1磨磨粒粒磨損磨損 工件表面的硬突出物和工件表面的

22、硬突出物和外來硬質(zhì)顆粒在加工時外來硬質(zhì)顆粒在加工時刮擦模具表面，引起模刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落的現(xiàn)象具表面材料脫落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。稱為磨粒磨損。 影響磨粒磨損的因素主要有：影響磨粒磨損的因素主要有：磨粒的形狀和大小磨粒的形狀和大小磨粒硬度與模具材料硬度的比值磨粒硬度與模具材料硬度的比值模具與工件的表面壓力模具與工件的表面壓力工件厚度工件厚度 磨粒的外形越尖，則磨損量越大；磨粒的尺寸越大，模具的磨損量磨粒的外形越尖，則磨損量越大；磨粒的尺寸越大，模具的磨損量越大，但當(dāng)尺寸達(dá)到一定數(shù)值后，磨損量則會穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)；越大，但當(dāng)尺寸達(dá)到一定數(shù)值后，磨損量則會穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)；磨粒硬

23、度與模具材料硬度的比值小于磨粒硬度與模具材料硬度的比值小于1時，磨損量較小，比值增加到時，磨損量較小，比值增加到1以上時，磨損量急劇增加，而后逐漸保持在一定的范圍內(nèi)；隨著模具以上時，磨損量急劇增加，而后逐漸保持在一定的范圍內(nèi)；隨著模具與工件表面壓力的增加，磨損量會不斷增加，當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值后，與工件表面壓力的增加，磨損量會不斷增加，當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值后，由于磨粒的尖角變鈍面使磨損量的增加得以減緩；工件厚度越大，磨由于磨粒的尖角變鈍面使磨損量的增加得以減緩；工件厚度越大，磨粒嵌人工件的深度越深，對模具的磨損量減小。粒嵌人工件的深度越深，對模具的磨損量減小。 減少模具的磨損措施：減少模具的磨損措

24、施： 提高模具材料的硬度，提高模具材料的硬度， 對模具進(jìn)行表面耐磨處理對模具進(jìn)行表面耐磨處理 及時清理模具和工件表面上的磨粒及時清理模具和工件表面上的磨粒 2粘著磨損粘著磨損 由于模具與工件由于模具與工件表面的凸凹不平，使表面的凸凹不平，使其在相對運動中造成其在相對運動中造成粘著點發(fā)生斷裂面使粘著點發(fā)生斷裂面使模具材料發(fā)生剝落的模具材料發(fā)生剝落的現(xiàn)象稱為粘著磨損。現(xiàn)象稱為粘著磨損。 降低粘著磨損：降低粘著磨損： 選擇與工件材料互溶性小的模具材料選擇與工件材料互溶性小的模具材料 合理選用潤滑劑合理選用潤滑劑 采用多種表面熱處理方法，改變金屬摩擦表面的互采用多種表面熱處理方法，改變金屬摩擦表面的互

25、溶性質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)，盡量避免同種類金屬相互摩擦溶性質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)，盡量避免同種類金屬相互摩擦 3疲勞磨損疲勞磨損 在循環(huán)應(yīng)力作用下，兩接觸面相互運動時產(chǎn)生的在循環(huán)應(yīng)力作用下，兩接觸面相互運動時產(chǎn)生的表層金屬疲勞剝落的現(xiàn)象。表層金屬疲勞剝落的現(xiàn)象。 模具和工件的相對運動中，會承受一定的作用力，模具和工件的相對運動中，會承受一定的作用力，模具的表面和亞表面存在多變的接觸壓力和切應(yīng)力，模具的表面和亞表面存在多變的接觸壓力和切應(yīng)力，這些應(yīng)力反復(fù)作用一定的周期后，模具表面就會產(chǎn)生這些應(yīng)力反復(fù)作用一定的周期后，模具表面就會產(chǎn)生局部的塑性變形和冷加工硬化現(xiàn)象。在那些相對薄的局部的塑性變形和冷加工硬化現(xiàn)象。在那些

26、相對薄的地方，會由于應(yīng)力集中而形成裂紋源，并在外力的作地方，會由于應(yīng)力集中而形成裂紋源，并在外力的作用下擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到金屬表面或與縱向裂紋相交用下擴(kuò)展，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到金屬表面或與縱向裂紋相交時，便形成磨損剝落。時，便形成磨損剝落。 材料的冶金質(zhì)量材料的冶金質(zhì)量-鋼中的氣體含量非金屬夾雜物的鋼中的氣體含量非金屬夾雜物的類型、大小、形狀和分布，特別是跪性較大和帶打棱角的類型、大小、形狀和分布，特別是跪性較大和帶打棱角的非金屬夾雜物的存在，破壞了基體的連續(xù)性，在循環(huán)應(yīng)力非金屬夾雜物的存在，破壞了基體的連續(xù)性，在循環(huán)應(yīng)力的作用下，會在夾雜物的尖角處形成敗力集中，并因塑性的作用下，會在夾雜物的尖角處形

27、成敗力集中，并因塑性變形引起冷加上硬化形成疲勞裂紋。變形引起冷加上硬化形成疲勞裂紋。 材料硬度材料硬度-一般情況下硬度提高，可以增加模具表一般情況下硬度提高，可以增加模具表面的抗疲勞能力，但硬度過高時又會加快疲勞裂紋的擴(kuò)展，面的抗疲勞能力，但硬度過高時又會加快疲勞裂紋的擴(kuò)展，加速疲勞磨損。加速疲勞磨損。 材料的表面粗糙材料的表面粗糙-使接觸應(yīng)力作用在較小的面積上，使接觸應(yīng)力作用在較小的面積上，形成很大的接觸應(yīng)力，加速疲勞磨損。形成很大的接觸應(yīng)力，加速疲勞磨損。 提高模具的抗疲勞能力：提高模具的抗疲勞能力： 選擇合適的潤滑劑選擇合適的潤滑劑 在常溫狀態(tài)下，通過對模具表面進(jìn)行噴丸、滾在常溫狀態(tài)下，

28、通過對模具表面進(jìn)行噴丸、滾壓等處理，使模具的工作表面產(chǎn)生一定的殘余壓等處理，使模具的工作表面產(chǎn)生一定的殘余壓應(yīng)力。壓應(yīng)力。 4其他磨損其他磨損 (1)氣蝕磨損氣蝕磨損； 由于金屬表面的氣由于金屬表面的氣泡發(fā)生破裂，產(chǎn)生瞬間泡發(fā)生破裂，產(chǎn)生瞬間的高溫和沖擊，使模具的高溫和沖擊，使模具表面形成微小的麻點和表面形成微小的麻點和凹坑的現(xiàn)象稱為氣蝕磨凹坑的現(xiàn)象稱為氣蝕磨損損。 (2) 沖蝕磨損沖蝕磨損：固體和液體的微小顆粒以高速沖擊：固體和液體的微小顆粒以高速沖擊的形式反復(fù)落到模具的表面上，使模具表面的局部材料受的形式反復(fù)落到模具的表面上，使模具表面的局部材料受到損失，形成麻點或凹坑的現(xiàn)象。到損失，形成

29、麻點或凹坑的現(xiàn)象。 高速沖擊模具表面的液體微粒，落下時會產(chǎn)生很高的應(yīng)高速沖擊模具表面的液體微粒，落下時會產(chǎn)生很高的應(yīng)力，一般可以超過金屬材料的屈服強(qiáng)度或強(qiáng)度極限，使模力，一般可以超過金屬材料的屈服強(qiáng)度或強(qiáng)度極限，使模具表面材料發(fā)生局部塑性變形或局部斷裂。那些速度不高具表面材料發(fā)生局部塑性變形或局部斷裂。那些速度不高的液體微粒進(jìn)行反復(fù)沖擊后，也會使模具表面出現(xiàn)疲勞裂的液體微粒進(jìn)行反復(fù)沖擊后，也會使模具表面出現(xiàn)疲勞裂紋，因而形成麻點和凹坑，導(dǎo)致沖蝕磨損紋，因而形成麻點和凹坑，導(dǎo)致沖蝕磨損。 3) 腐蝕磨損：腐蝕磨損： 在工作過程中，模具表面與其周圍的環(huán)境介在工作過程中，模具表面與其周圍的環(huán)境介質(zhì)發(fā)

30、生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，以及模具與工件之間質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，以及模具與工件之間的摩擦作用而引起模具表層材料脫落的現(xiàn)象稱為的摩擦作用而引起模具表層材料脫落的現(xiàn)象稱為腐蝕磨損。腐蝕磨損。 （二）斷裂失效（二）斷裂失效 模具在工作中出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失正常服役能力的模具在工作中出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失正常服役能力的現(xiàn)象稱為斷裂失效?，F(xiàn)象稱為斷裂失效。斷裂是最嚴(yán)重的失效形式。斷裂是最嚴(yán)重的失效形式。按照斷裂的性質(zhì)：按照斷裂的性質(zhì)：脆件斷裂和韌性斷裂脆件斷裂和韌性斷裂；按照斷裂路徑：按照斷裂路徑：沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂；按照斷裂機(jī)理：按照斷裂機(jī)理：一次性斷

31、裂和疲勞斷裂一次性斷裂和疲勞斷裂等。等。由于模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼，塑性相對較差，斷裂時沒有或由于模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼，塑性相對較差，斷裂時沒有或僅有少量的塑性變形發(fā)生，因而經(jīng)常表現(xiàn)為脆性斷裂。僅有少量的塑性變形發(fā)生，因而經(jīng)常表現(xiàn)為脆性斷裂。 1一次性斷裂一次性斷裂-模具在承受很大變形模具在承受很大變形力或在沖擊載荷的作用下，產(chǎn)生裂紋并迅力或在沖擊載荷的作用下，產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展所形成的脆性斷裂。速擴(kuò)展所形成的脆性斷裂。 (1) 沿晶斷裂：是指裂紋沿晶界擴(kuò)展而造沿晶斷裂：是指裂紋沿晶界擴(kuò)展而造成材料脆性斷裂的現(xiàn)象。一般情況下晶界成材料脆性斷裂的現(xiàn)象。一般情況下晶界處的鍵合力高于晶內(nèi)，只有

32、在晶界被弱化處的鍵合力高于晶內(nèi)，只有在晶界被弱化時才會產(chǎn)生沿晶斷裂。而造成晶界弱化的時才會產(chǎn)生沿晶斷裂。而造成晶界弱化的基本原因有兩個，一是材料的性質(zhì)，二是基本原因有兩個，一是材料的性質(zhì)，二是環(huán)境介質(zhì)或高溫的促進(jìn)作用。環(huán)境介質(zhì)或高溫的促進(jìn)作用。 晶界是易形成析出相的地方，晶界上的晶界是易形成析出相的地方，晶界上的析出相是不連續(xù)的，通常呈塊狀、球狀、析出相是不連續(xù)的，通常呈塊狀、球狀、捧狀或樹枝狀分布，在析出相周圍存在微捧狀或樹枝狀分布，在析出相周圍存在微孔，在力的作用下經(jīng)擴(kuò)展、連通而形成裂孔，在力的作用下經(jīng)擴(kuò)展、連通而形成裂紋，雜質(zhì)元素的原子經(jīng)常存在于晶界上，紋，雜質(zhì)元素的原子經(jīng)常存在于晶界上

33、，降低鍵合能，當(dāng)晶界上的雜質(zhì)元素含量達(dá)降低鍵合能，當(dāng)晶界上的雜質(zhì)元素含量達(dá)到某一數(shù)值時，便會引起沿晶斷裂。到某一數(shù)值時，便會引起沿晶斷裂。 (2)穿晶斷裂穿晶斷裂： 指因拉應(yīng)力作用而引起的沿特定晶面指因拉應(yīng)力作用而引起的沿特定晶面的斷裂，也稱為解理斷裂。當(dāng)模具材料的的斷裂，也稱為解理斷裂。當(dāng)模具材料的韌性較差、存在表面缺陷、承受高的沖擊韌性較差、存在表面缺陷、承受高的沖擊載荷時，易穿晶斷裂，載荷時，易穿晶斷裂， 材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生局部變形時，某一滑移面上局部變形時，某一滑移面上的位錯源開始啟動，形成一的位錯源開始啟動，形成一系列的位錯，并在切向應(yīng)力系列的位錯，并在切向應(yīng)力

34、的作用下沿滑移面的晶向移的作用下沿滑移面的晶向移動，當(dāng)遇到晶界、孿晶界、動，當(dāng)遇到晶界、孿晶界、第二相時，使發(fā)生位錯堆積，第二相時，使發(fā)生位錯堆積，引起應(yīng)力集中并導(dǎo)致裂紋的引起應(yīng)力集中并導(dǎo)致裂紋的萌生。萌生。 2疲勞斷裂疲勞斷裂 在較低的循環(huán)載荷作用下，工作一段時間后，裂紋在較低的循環(huán)載荷作用下，工作一段時間后，裂紋緩慢擴(kuò)展，最后發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。緩慢擴(kuò)展，最后發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。 總是在應(yīng)力最高、強(qiáng)度最弱的部位上形成，萌生于總是在應(yīng)力最高、強(qiáng)度最弱的部位上形成，萌生于外表面或次表面，但其形成方式各有不同。當(dāng)模具內(nèi)部外表面或次表面，但其形成方式各有不同。當(dāng)模具內(nèi)部受力不均時，就會在局部范圍內(nèi)出現(xiàn)較大

35、的應(yīng)力集中，受力不均時，就會在局部范圍內(nèi)出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中，在循環(huán)載荷的作用下，裂紋便會在應(yīng)力集中處最先出現(xiàn)，在循環(huán)載荷的作用下，裂紋便會在應(yīng)力集中處最先出現(xiàn)，面在裂紋的前沿形成尖銳的缺口，造成新的應(yīng)力集中區(qū)，面在裂紋的前沿形成尖銳的缺口，造成新的應(yīng)力集中區(qū)，并在以后的模具工作過程中，使裂紋不斷擴(kuò)展直到模具并在以后的模具工作過程中，使裂紋不斷擴(kuò)展直到模具發(fā)生破壞。發(fā)生破壞。 (1) 裂紋的萌生：裂紋的萌生：疲勞裂紋常常在表面不均勻處、晶疲勞裂紋常常在表面不均勻處、晶界、夾雜物和第二相處形成。界、夾雜物和第二相處形成。 模具上的尺寸過渡處、加工刀痕、磨損溝痕等易產(chǎn)生模具上的尺寸過渡處、加工刀痕、

36、磨損溝痕等易產(chǎn)生應(yīng)力集中。在循環(huán)應(yīng)力作用下易產(chǎn)生滑移變形，出現(xiàn)的變應(yīng)力集中。在循環(huán)應(yīng)力作用下易產(chǎn)生滑移變形，出現(xiàn)的變形臺階極易成為疲勞裂紋源。高溫下金屬材料的晶界強(qiáng)度形臺階極易成為疲勞裂紋源。高溫下金屬材料的晶界強(qiáng)度低于晶內(nèi)強(qiáng)度，在循環(huán)應(yīng)力作用下，晶界將先產(chǎn)生變形而低于晶內(nèi)強(qiáng)度，在循環(huán)應(yīng)力作用下，晶界將先產(chǎn)生變形而形成位錯堆積，造成應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極形成位錯堆積，造成應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時，便在晶界處產(chǎn)生開裂形成微裂紋。若在模具材料內(nèi)限時，便在晶界處產(chǎn)生開裂形成微裂紋。若在模具材料內(nèi)存在夾雜物和第二相，則在循環(huán)應(yīng)力作用下易在界面處產(chǎn)存在夾雜物和第二相，則在循環(huán)應(yīng)力作

37、用下易在界面處產(chǎn)生疲勞裂紋。生疲勞裂紋。 (2) 裂紋的擴(kuò)展裂紋的擴(kuò)展 在循環(huán)應(yīng)力的作用下，己形成的裂紋便沿著主在循環(huán)應(yīng)力的作用下，己形成的裂紋便沿著主滑移面向模具材料內(nèi)部擴(kuò)展，此時與拉應(yīng)力軸呈約滑移面向模具材料內(nèi)部擴(kuò)展，此時與拉應(yīng)力軸呈約45的角度，當(dāng)遇到晶界時其裂紋擴(kuò)展位向會稍有改的角度，當(dāng)遇到晶界時其裂紋擴(kuò)展位向會稍有改變；當(dāng)擴(kuò)展的裂紋遇到夾雜物或第二相這樣的障礙變；當(dāng)擴(kuò)展的裂紋遇到夾雜物或第二相這樣的障礙物時，就會轉(zhuǎn)向與拉應(yīng)力軸相垂直的方向擴(kuò)展。物時，就會轉(zhuǎn)向與拉應(yīng)力軸相垂直的方向擴(kuò)展。 影響模具斷裂失效的主要因素：影響模具斷裂失效的主要因素：模具結(jié)構(gòu)和模具材料模具結(jié)構(gòu)和模具材料。 -

38、模具零件存在截面突變、凹槽、尖角、圓角半徑等，模具零件存在截面突變、凹槽、尖角、圓角半徑等，正是這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋并導(dǎo)致斷裂正是這些部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋并導(dǎo)致斷裂失效失效 -模具材料的冶金質(zhì)量和加工質(zhì)量。模具材料的斷裂韌模具材料的冶金質(zhì)量和加工質(zhì)量。模具材料的斷裂韌度越高，則越有利于防止裂紋的萌生及擴(kuò)展，從面減少度越高，則越有利于防止裂紋的萌生及擴(kuò)展，從面減少模具的斷裂失效。模具的斷裂失效。（三）塑性變形失效 模具在使用過程中由于發(fā)生塑性變形，不能通過修復(fù)模具在使用過程中由于發(fā)生塑性變形，不能通過修復(fù)繼續(xù)服役的現(xiàn)象。繼續(xù)服役的現(xiàn)象。 塑性變形失效的主要形式有塌陷、撤粗

39、、彎曲等。塑性變形失效的主要形式有塌陷、撤粗、彎曲等。 模具在工作時某些部位所承受的應(yīng)力超過工模具在工作時某些部位所承受的應(yīng)力超過工作溫度下模具材料的屈服強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生塑作溫度下模具材料的屈服強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生塑性變形而造成模具的失效。性變形而造成模具的失效。 在不同溫度下工作的模具是否會產(chǎn)生塑性變在不同溫度下工作的模具是否會產(chǎn)生塑性變形失效，主要取決于不向溫度下模具材料的強(qiáng)形失效，主要取決于不向溫度下模具材料的強(qiáng)度。度。 室溫屈服強(qiáng)度；室溫屈服強(qiáng)度； 高溫強(qiáng)度。高溫強(qiáng)度。 四、模具的失效分析過程 (一一) 模具失效分析的主要任務(wù)模具失效分析的主要任務(wù) 1合理選擇模具材料合理選擇模具材料 2合

40、理設(shè)計模具結(jié)構(gòu)合理設(shè)計模具結(jié)構(gòu) 3保證加工和裝配質(zhì)量保證加工和裝配質(zhì)量 4嚴(yán)格模具的質(zhì)量控制嚴(yán)格模具的質(zhì)量控制 5進(jìn)行模具的表面強(qiáng)化進(jìn)行模具的表面強(qiáng)化 6合理地使用、維護(hù)和保養(yǎng)模具合理地使用、維護(hù)和保養(yǎng)模具（二）模具失效分析的方法和步驟 1現(xiàn)場調(diào)查與處理現(xiàn)場調(diào)查與處理 進(jìn)行模具失效的現(xiàn)場調(diào)查進(jìn)行模具失效的現(xiàn)場調(diào)查 2模具材料、制造工藝和工作情況調(diào)查模具材料、制造工藝和工作情況調(diào)查 3. 模具的工作條件分析模具的工作條件分析 4模具失效的綜合分析模具失效的綜合分析 5提出防護(hù)措施提出防護(hù)措施第二節(jié)第二節(jié) 典型模具的服役條件及失效形典型模具的服役條件及失效形式式 一、冷作模具的服役條件及失效形式一

41、、冷作模具的服役條件及失效形式 常溫下對材料進(jìn)行壓力加工常溫下對材料進(jìn)行壓力加工 冷沖裁模、冷沖裁模、 冷拉深模、冷拉深模、 冷擠壓模、冷擠壓模、 冷鐓模等。冷鐓模等。 常溫下對工件材料施力，使其產(chǎn)生變形或分離，常溫下對工件材料施力，使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的成品件。從而獲得一定形狀、尺寸和性能的成品件。 1冷沖裁模 鋼板、有色金屬板材或其他板材，依靠冷沖裁模的鋼板、有色金屬板材或其他板材，依靠冷沖裁模的刃口完成冷沖壓加工中的分離工序，主要是對各種板料刃口完成冷沖壓加工中的分離工序，主要是對各種板料進(jìn)行沖切成形。進(jìn)行沖切成形。 主要工作部位：凸模主要工作部位：凸模(沖頭

42、沖頭)和凹模的刃口和凹模的刃口彈性變形階段：凸模端面的中間部分與板料脫離，壓力都集中在刃口彈性變形階段：凸模端面的中間部分與板料脫離，壓力都集中在刃口附近的狹小范圍內(nèi)。附近的狹小范圍內(nèi)。塑性變形和分離階段，凸模切入板料，同時金屬板料被擠入凹模洞口，塑性變形和分離階段，凸模切入板料，同時金屬板料被擠入凹模洞口，使模具的刃口端面和側(cè)面產(chǎn)生擠壓和摩擦。使模具的刃口端面和側(cè)面產(chǎn)生擠壓和摩擦。凸模的壓力通常大于凹模，在沖裁軟質(zhì)薄板時，凸模承受的壓力并不凸模的壓力通常大于凹模，在沖裁軟質(zhì)薄板時，凸模承受的壓力并不大；在沖裁中、厚鋼板，尤其是在厚鋼板上沖裁小孔時，凸模所承受大；在沖裁中、厚鋼板，尤其是在厚鋼

43、板上沖裁小孔時，凸模所承受的單位壓力很大，同時，還要承受沖擊力、剪切力和彎曲力的作用的單位壓力很大，同時，還要承受沖擊力、剪切力和彎曲力的作用。 模具刃口在壓力和摩擦力的作用下，最常見的失效形模具刃口在壓力和摩擦力的作用下，最常見的失效形式是磨損失效，主要是粘著磨損，同時也伴隨磨粒磨損和式是磨損失效，主要是粘著磨損，同時也伴隨磨粒磨損和疲勞磨損；疲勞磨損； 磨損的部位：刃口磨損、端面磨損和側(cè)面磨損磨損的部位：刃口磨損、端面磨損和側(cè)面磨損 由于凸模的受力較大，且一次沖裁經(jīng)受兩次摩擦過程，由于凸模的受力較大，且一次沖裁經(jīng)受兩次摩擦過程，磨損較快；磨損較快； 磨損會使刃口變鈍，棱角變圓，甚至?xí)a(chǎn)生模

44、具表面磨損會使刃口變鈍，棱角變圓，甚至?xí)a(chǎn)生模具表面層的脫落，沖壓件表面產(chǎn)生毛刺、尺寸超差等。層的脫落，沖壓件表面產(chǎn)生毛刺、尺寸超差等。 沖裁模分為薄板沖裁模沖裁模分為薄板沖裁模(沖裁厚度沖裁厚度t1.5mm)和厚和厚沖裁模沖裁模(沖裁厚度沖裁厚度t1.5mm)。 薄板沖裁模受載荷較小，失效形式主要是磨損，薄板沖裁模受載荷較小，失效形式主要是磨損，只有在熱處理不當(dāng)或操作失誤的情況下，才可能只有在熱處理不當(dāng)或操作失誤的情況下，才可能出現(xiàn)脆性斷裂失效；出現(xiàn)脆性斷裂失效； 厚板沖裁模則受載荷較大，其失效形式除了磨損厚板沖裁模則受載荷較大，其失效形式除了磨損以外，還可能發(fā)生塑性變形、斷裂或崩刃等失效。

45、以外，還可能發(fā)生塑性變形、斷裂或崩刃等失效。 2冷拉深模冷拉深模 -將板材進(jìn)行延伸使之成為一定尺寸、形狀產(chǎn)品的將板材進(jìn)行延伸使之成為一定尺寸、形狀產(chǎn)品的模具。模具。工作對象：鋼板、有色金屬板材或其他板材。工作對象：鋼板、有色金屬板材或其他板材。冷拉深模的凸模、凹模和壓邊圈的工作部位均無鋒利的尖角，受力不冷拉深模的凸模、凹模和壓邊圈的工作部位均無鋒利的尖角，受力不像冷沖裁模那樣限定在較小的范圍內(nèi)，凸模和凹模之問的間隙一般比像冷沖裁模那樣限定在較小的范圍內(nèi)，凸模和凹模之問的間隙一般比板材厚度大，模具較少出現(xiàn)應(yīng)力集中。模具在工作時不易產(chǎn)生偏載，板材厚度大，模具較少出現(xiàn)應(yīng)力集中。模具在工作時不易產(chǎn)生偏

46、載，所承受的沖擊力很小，凸模承受壓力和摩擦力，凹模承受徑向張力和所承受的沖擊力很小，凸模承受壓力和摩擦力，凹模承受徑向張力和摩擦力。其中，模具受到的摩擦力十分強(qiáng)烈，主要失效形式是磨粒磨摩擦力。其中，模具受到的摩擦力十分強(qiáng)烈，主要失效形式是磨粒磨損和粘著磨損，有時還會咬合、擦傷、變形等。損和粘著磨損，有時還會咬合、擦傷、變形等。失效部位：在凹模和壓邊圈的端面、凸模和凹模的網(wǎng)角半徑處，特別失效部位：在凹模和壓邊圈的端面、凸模和凹模的網(wǎng)角半徑處，特別是在壓邊圈口部和凹模端面團(tuán)角半徑以外的區(qū)域產(chǎn)生粘著磨損的情況是在壓邊圈口部和凹模端面團(tuán)角半徑以外的區(qū)域產(chǎn)生粘著磨損的情況最為嚴(yán)重。最為嚴(yán)重。 在模具的工

47、作過程中，其工作表面上的某些局部在模具的工作過程中，其工作表面上的某些局部位置，所受到的載荷較重，承受的擠壓力較大，受摩位置，所受到的載荷較重，承受的擠壓力較大，受摩擦后模具的表面溫度升高。在高溫和高壓的共同作用擦后模具的表面溫度升高。在高溫和高壓的共同作用下，模具表面可與金屬坯料產(chǎn)生下，模具表面可與金屬坯料產(chǎn)生“焊合焊合”現(xiàn)象，脫落現(xiàn)象，脫落下來的小塊金屬坯料附在模具的表面，加工中造成工下來的小塊金屬坯料附在模具的表面，加工中造成工件表面的劃痕或擦傷，降低拉深件的表面質(zhì)量。件表面的劃痕或擦傷，降低拉深件的表面質(zhì)量。 3冷鐓模冷鐓模 冷鐓模是在沖擊力的作用下將金屬棒狀坯料鐓成一定形狀和尺冷鐓模

48、是在沖擊力的作用下將金屬棒狀坯料鐓成一定形狀和尺寸產(chǎn)品的冷作模具。寸產(chǎn)品的冷作模具。 常見的失效形式是磨損失效和疲勞斷裂失效。磨損失效可能有常見的失效形式是磨損失效和疲勞斷裂失效。磨損失效可能有磨粒磨損、表面損傷、沖擊磨損等多種失效形式。磨粒磨損、表面損傷、沖擊磨損等多種失效形式。 特別是凸模在沖擊力的作用下，表面會產(chǎn)生剝落出現(xiàn)麻坑，由特別是凸模在沖擊力的作用下，表面會產(chǎn)生剝落出現(xiàn)麻坑，由磨損所造成的表面損傷、麻坑、擦傷痕等，均可能成為疲勞裂紋源，磨損所造成的表面損傷、麻坑、擦傷痕等，均可能成為疲勞裂紋源，導(dǎo)致模具的疲勞斷裂。除此之外，還可能產(chǎn)生凸模的塑性受形和折導(dǎo)致模具的疲勞斷裂。除此之外，

49、還可能產(chǎn)生凸模的塑性受形和折斷，引起凹模的模口脹大、棱角堆塌、腔壁脹裂等損傷，出現(xiàn)模具斷，引起凹模的?？诿洿蟆⒗饨嵌阉?、腔壁脹裂等損傷，出現(xiàn)模具的失效。的失效。 冷擠壓加工，金屬坯料承受強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力。在模具的冷擠壓加工，金屬坯料承受強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力。在模具的作用下，金屬坯料沿凸、凹模間隙或凹模?？诋a(chǎn)生劇烈流作用下，金屬坯料沿凸、凹模間隙或凹模?？诋a(chǎn)生劇烈流動，變形位移大。而模具承受強(qiáng)大的擠壓力，同時產(chǎn)生很動，變形位移大。而模具承受強(qiáng)大的擠壓力，同時產(chǎn)生很大的摩擦力。在擠壓時形成的摩擦功和變形能會轉(zhuǎn)化為熱大的摩擦力。在擠壓時形成的摩擦功和變形能會轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生擠壓中的熱效應(yīng)，導(dǎo)致模具的局部

50、表面產(chǎn)生能，產(chǎn)生擠壓中的熱效應(yīng)，導(dǎo)致模具的局部表面產(chǎn)生400以上的高溫。以上的高溫。 此外，由于金屬坯料端面不平整、凸模與凹模之間的間隙此外，由于金屬坯料端面不平整、凸模與凹模之間的間隙不均勻和中心線不一致等因素，還會使凸模在擠壓時承受不均勻和中心線不一致等因素，還會使凸模在擠壓時承受很大的偏載或橫向彎曲載荷。很大的偏載或橫向彎曲載荷。 失效形式主要有：塑性變形失效、磨損失效、凸模折斷失失效形式主要有：塑性變形失效、磨損失效、凸模折斷失效、疲勞斷裂失效及縱向開裂失效等。效、疲勞斷裂失效及縱向開裂失效等。 二、熱作模具的服役條件及失效形式二、熱作模具的服役條件及失效形式 熱作模具熱作模具-指將金

51、屬坯料加熱到再結(jié)晶溫度以指將金屬坯料加熱到再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加工的模具上進(jìn)行壓力加工的模具 典型的有典型的有錘鍛模、壓力機(jī)鍛模、熱擠壓模、熱沖錘鍛模、壓力機(jī)鍛模、熱擠壓模、熱沖裁模、壓鑄模裁模、壓鑄模 等。等。 工作時既承受機(jī)械載荷，又承受熱載荷，且在循工作時既承受機(jī)械載荷，又承受熱載荷，且在循環(huán)狀態(tài)下工作。環(huán)狀態(tài)下工作。 熱作模具的失效形式各不相同。熱作模具的失效形式各不相同。 1錘鍛模錘鍛模 模鍛錘上使用的熱作模具，服役時不僅要承受沖擊模鍛錘上使用的熱作模具，服役時不僅要承受沖擊力和摩擦力的作用，還承受很大的壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和彎力和摩擦力的作用，還承受很大的壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用

52、，同時也受到交替的加熱和冷卻作用。曲應(yīng)力的作用，同時也受到交替的加熱和冷卻作用。 如鍛造時，金屬坯料的溫度一般為如鍛造時，金屬坯料的溫度一般為10001200，被加熱的模具型腔表面一般可達(dá)到被加熱的模具型腔表面一般可達(dá)到500600，有時會，有時會高達(dá)高達(dá)750以上。造成模具材料的塑性變形抗力和耐磨以上。造成模具材料的塑性變形抗力和耐磨性的下降，同時也會造成模具型腔腔壁的塌陷及加劇磨性的下降，同時也會造成模具型腔腔壁的塌陷及加劇磨損等。損等。 主要失效形式主要失效形式：磨損失效、斷裂失效、：磨損失效、斷裂失效、熱疲勞開裂失效及塑件變形失效等。熱疲勞開裂失效及塑件變形失效等。 模具的失效部位模具

53、的失效部位：型腔中的水平面和臺：型腔中的水平面和臺階易產(chǎn)生塑件變形失效，側(cè)面易產(chǎn)生磨損階易產(chǎn)生塑件變形失效，側(cè)面易產(chǎn)生磨損失效，型腔深處和燕尾的凹角半徑處易萌失效，型腔深處和燕尾的凹角半徑處易萌生裂紋而產(chǎn)生斷裂失效。生裂紋而產(chǎn)生斷裂失效。 2壓力機(jī)鍛模壓力機(jī)鍛模 壓力機(jī)鍛模在服役時，承受巨大的壓力，當(dāng)模具在壓力機(jī)鍛模在服役時，承受巨大的壓力，當(dāng)模具在曲柄壓力機(jī)和水壓機(jī)工作時，所承受的壓力主要是靜壓曲柄壓力機(jī)和水壓機(jī)工作時，所承受的壓力主要是靜壓力，而沖擊力較小；與錘鍛模相比，熾熱的金屬坯料在力，而沖擊力較?。慌c錘鍛模相比，熾熱的金屬坯料在型腔中停留的時間較長，型腔溫度明顯比錘鍛模要高，型腔中停

54、留的時間較長，型腔溫度明顯比錘鍛模要高，受熱更嚴(yán)重。所以，壓力機(jī)鍛模中的熱應(yīng)力及其變化幅受熱更嚴(yán)重。所以，壓力機(jī)鍛模中的熱應(yīng)力及其變化幅度均大于錘緞模，同時，模具型腔表面所經(jīng)受的氧化腐度均大于錘緞模，同時，模具型腔表面所經(jīng)受的氧化腐蝕也較嚴(yán)重。蝕也較嚴(yán)重。 失效形式主要有：脆性斷裂失效、冷熱疲勞失效、塑失效形式主要有：脆性斷裂失效、冷熱疲勞失效、塑性變形失效、磨損失效以及模具型腔的表面氧化腐蝕失性變形失效、磨損失效以及模具型腔的表面氧化腐蝕失效等。效等。 3熱擠壓模 使被加熱的金屬坯料在高溫壓應(yīng)力狀態(tài)下成形的一種模具，擠壓時承受壓縮應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，脫模時承受一定的拉應(yīng)力作用，模具和金屬坯料的接

55、觸時間長，受熱溫度比熱鍛模高。 在擠壓銅合金和結(jié)構(gòu)鋼時，模具的型腔溫度可達(dá)到600800；若擠壓不銹鋼或耐熱鋼坯料，則模具的型腔溫度會更高。 需要對模具(特別是凸模)進(jìn)行冷卻，工件脫模后，每次用潤滑劑和冷卻介質(zhì)涂抹模具的上作表面，擠壓模具經(jīng)常受到急冷、急熱的交替作用。 熱擠壓模的失效形式：熱擠壓模的失效形式： 斷裂失效、斷裂失效、 冷熱疲勞失效冷熱疲勞失效 塑性變形失效、塑性變形失效、 磨損失效磨損失效 模具型腔表面的氧化失效等。模具型腔表面的氧化失效等。 4熱沖裁模熱沖裁模 熱沖裁模是十要用于沖切模鍛件的飛邊和連皮的模具熱沖裁模是十要用于沖切模鍛件的飛邊和連皮的模具 工作時模具的刃口部分承受

56、擠壓、摩擦和一定的沖擊工作時模具的刃口部分承受擠壓、摩擦和一定的沖擊載荷，同時還因為金屬坯料上的傳熱而升溫。載荷，同時還因為金屬坯料上的傳熱而升溫。 各類熱沖裁模的刃口部位所承受的熱載荷與機(jī)械載荷各類熱沖裁模的刃口部位所承受的熱載荷與機(jī)械載荷有很大的區(qū)別有很大的區(qū)別 所以其失效形式主要有：刃口的熱磨損失效、崩刃失所以其失效形式主要有：刃口的熱磨損失效、崩刃失效、卷邊失效和斷裂失效等。效、卷邊失效和斷裂失效等。 5壓鑄模壓鑄模 利用壓鑄機(jī)在高溫下使金屬壓鑄成形的一種模具利用壓鑄機(jī)在高溫下使金屬壓鑄成形的一種模具 承受液態(tài)金屬的壓力、沖刷、侵蝕和高溫作用，每次壓鑄承受液態(tài)金屬的壓力、沖刷、侵蝕和高

57、溫作用，每次壓鑄件脫模后還要對模具的型腔表面進(jìn)行冷卻利潤滑，而使模件脫模后還要對模具的型腔表面進(jìn)行冷卻利潤滑，而使模具承受頻繁的急冷、急熱的作用。具承受頻繁的急冷、急熱的作用。 不同材料的壓鑄模其工作條件和使用壽命有很大區(qū)別。不同材料的壓鑄模其工作條件和使用壽命有很大區(qū)別。 鋅合金鋅合金-不超過不超過400，熱載荷較小，工作壽命較長；，熱載荷較小，工作壽命較長；鋁合金鋁合金-600左右，且熔融的鋁合金液體很容易粘左右，且熔融的鋁合金液體很容易粘附鋼鐵材料，使用時必須反復(fù)涂抹防粘涂料，由此便造成附鋼鐵材料，使用時必須反復(fù)涂抹防粘涂料，由此便造成了模具型腔表面的溫度波動。了模具型腔表面的溫度波動。

58、 壓鑄模的失效形式主要有：粘模失效、侵蝕失效、熱疲勞壓鑄模的失效形式主要有：粘模失效、侵蝕失效、熱疲勞失效、磨損失效等。失效、磨損失效等。 當(dāng)模具的型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜并存在應(yīng)力集中時，模具也會在熱當(dāng)模具的型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜并存在應(yīng)力集中時，模具也會在熱載荷與機(jī)械載荷的共同作用下出現(xiàn)斷裂失效。載荷與機(jī)械載荷的共同作用下出現(xiàn)斷裂失效。 壓鑄銅合金壓鑄銅合金-750以上，由于銅合全液體溫度高，熱以上，由于銅合全液體溫度高，熱導(dǎo)性好，模具的型腔表面受到銅合金液體的反復(fù)沖刷，并導(dǎo)性好，模具的型腔表面受到銅合金液體的反復(fù)沖刷，并且急冷、急熱的溫度變化幅度較大，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。且急冷、急熱的溫度變化幅度較大，產(chǎn)生很大

59、的熱應(yīng)力。在壓鑄時的壓應(yīng)力和脫模時的拉應(yīng)力的反復(fù)作用下，模具在壓鑄時的壓應(yīng)力和脫模時的拉應(yīng)力的反復(fù)作用下，模具的主要失效形式為熱疲勞龜裂；型腔中結(jié)構(gòu)凸起的小尺寸的主要失效形式為熱疲勞龜裂；型腔中結(jié)構(gòu)凸起的小尺寸部分，也可能因為受熱軟化而產(chǎn)生塑性變形失效。銅合金部分，也可能因為受熱軟化而產(chǎn)生塑性變形失效。銅合金壓鑄模的使用壽命遠(yuǎn)比鋁合金、鋅合金壓鑄模的使用壽命壓鑄模的使用壽命遠(yuǎn)比鋁合金、鋅合金壓鑄模的使用壽命要低。要低。 壓鑄鐵合金壓鑄鐵合金-高達(dá)高達(dá)1000以上，且鐵合金液體對模具以上，且鐵合金液體對模具型腔表面的沖刷作用更厲害，服役時型腔表面的氧化、腐型腔表面的沖刷作用更厲害，服役時型腔表面

60、的氧化、腐蝕會更嚴(yán)重，更易于產(chǎn)生變形和熱裂，模具的使用壽命更蝕會更嚴(yán)重，更易于產(chǎn)生變形和熱裂，模具的使用壽命更低。低。 三、塑料模具服役條件及失效形式三、塑料模具服役條件及失效形式 注射模注射模-應(yīng)用最廣，通常用于熱塑件塑料制件的成型；應(yīng)用最廣，通常用于熱塑件塑料制件的成型； 壓縮模、壓注模壓縮模、壓注模-多用于熱固性塑料制品的成型；多用于熱固性塑料制品的成型； 擠出模擠出模-主要用于生產(chǎn)熱塑性塑料的型材；主要用于生產(chǎn)熱塑性塑料的型材； 氣動成型模氣動成型模-主要用于生產(chǎn)中空塑料容器。主要用于生產(chǎn)中空塑料容器。 1塑料模的服役條件塑料模的服役條件 凸模、凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)凸模、凹