模具失效的形式課件

模具失效概念知識(shí)點(diǎn)：1、模具失效2、模具損傷3、模具使用壽命模具失效概念知識(shí)點(diǎn)：模具失效——是指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。模具在服役中產(chǎn)生了過量變形、斷裂破壞、表面損壞等現(xiàn)象后，將喪失原有的功能，達(dá)不到預(yù)期的要求，或變的不安全、不可靠，以致予不能繼續(xù)正常地服役，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為模具失效。模具失效——是指模具喪失正常的使用功能，不能通過一般的修復(fù)方模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能服役。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役。模具損傷——模具在使用過程中，出現(xiàn)變形，微裂紋，腐蝕等現(xiàn)象，但沒有立即喪失服役能力的現(xiàn)象稱為模具損傷。模具的失效分為非正常失效和正常失效。舉例，斷裂失效過程總之，失效發(fā)展過程是：模具損傷→損傷積累→模具失效的過程。舉例，斷裂失效過程模具壽命模具正常失效前，生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫模具正常壽命，簡(jiǎn)稱模具壽命。模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫首次壽命。模具一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修復(fù)壽命的總和。模具壽命模具壽命與產(chǎn)品成本的關(guān)系產(chǎn)品成本由原材料費(fèi)、工資費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、模具設(shè)計(jì)制造費(fèi)、管理費(fèi)等組成。降低產(chǎn)品成本費(fèi)，一方面要提高模具壽命，還要考慮產(chǎn)品批量與模具壽命之間的匹配，應(yīng)使模具壽命略大于產(chǎn)品批量。為了使產(chǎn)品成本最低，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)根據(jù)批量選用不同的模具材料及制造工藝。對(duì)同一產(chǎn)品同一模具材料，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品批量選取最合理的模具結(jié)構(gòu)。模具壽命與產(chǎn)品成本的關(guān)系模具失效分類模具失效分類按時(shí)間結(jié)果分為：早期失效由設(shè)計(jì)或制造缺陷造成；隨機(jī)失效生產(chǎn)、管理、環(huán)境等偶然因素造成；耗損失效長(zhǎng)期使用結(jié)果，壽命終止。按時(shí)間結(jié)果分為：按經(jīng)濟(jì)效益分為：正常失效產(chǎn)品長(zhǎng)期使用結(jié)果，壽命終止缺陷失效產(chǎn)品設(shè)計(jì)者或制造者造成質(zhì)量問題；誤用失效產(chǎn)品使用者造成；受累失效環(huán)境、自然災(zāi)害等不可抗拒的偶然因素造成。按經(jīng)濟(jì)效益分為：按失效形式分為：過量變形彈性、塑性變形、蠕變?cè)斐沙钍В荒＞邤嗔秧g性、脆性、疲勞、腐蝕、造成斷裂失效；表面損傷磨損、接觸疲勞、腐蝕造成表面損傷。按失效形式分為：模具失效形式及機(jī)理模具因類型不同、生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，失效的形式也不同。如：鍛模失效主要因?yàn)槌叽绮环弦蠡蝈懩Ｆ屏?；塑料模具常常因表面光潔度不夠而失效。綜合來講，模具失效形式主要有三類：磨損、斷裂、塑性變形。模具失效形式及機(jī)理模具因類型不同、生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，失模具失效形式及機(jī)理磨損失效

磨損的概念：由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象稱為磨損。模具的磨損：坯料與模具之間接觸，成型過程中產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成磨損。

磨損的結(jié)果:(1)模具尺寸發(fā)生變化；(2)模具表面狀態(tài)發(fā)生變化，如粗糙度增加、產(chǎn)生劃痕等。模具失效形式及機(jī)理磨損失效一、磨損分類根據(jù)模具的成形坯料、使用狀況，其磨損機(jī)理可以分為：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、氣蝕和沖蝕磨損、腐蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理一、磨損分類模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損

磨粒磨損的定義:

在工件和模具接觸表面之間存在外來硬質(zhì)顆?；蛘吖ぜ砻娴挠餐怀鑫?，刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨粒磨損。模具失效形式及機(jī)理主要特征是模具表面有明顯的劃痕或犁溝，磨損物為條狀或切屑狀。二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理主要特征是模具表面有明顯的劃痕二、磨粒磨損(一)磨粒磨損的機(jī)理（圖3-1、圖3-2）模具失效形式及機(jī)理磨料磨損時(shí)，作用在質(zhì)點(diǎn)上的力分為垂直分力和水平分力。垂直分力使硬質(zhì)點(diǎn)壓入材料表面；水平分力使硬質(zhì)點(diǎn)與表面之間產(chǎn)生相對(duì)位移，硬質(zhì)點(diǎn)與材料相互作用的結(jié)果，使被磨損表面產(chǎn)生犁皺或切屑，形成磨損或在表面留下溝槽。二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理磨料磨損時(shí)，作用在質(zhì)點(diǎn)上的力分二、磨粒磨損(一)磨粒磨損的機(jī)理模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損(二)影響磨粒磨損的因素磨粒大小與形狀磨粒硬度和模具材料硬度模具與工件表面壓力磨粒尺寸與工件厚度的相對(duì)比值模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損(三)提高耐磨粒磨損的措施提高模具材料的硬度進(jìn)行表面耐磨處理采用防護(hù)措施模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理三、粘著磨損粘著磨損的定義：工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，粘著的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂，使模具表面的材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落的現(xiàn)象。模具失效形式及機(jī)理

要特征是磨損產(chǎn)物多為片狀或小顆粒。三、粘著磨損模具失效形式及機(jī)理要特征是磨損產(chǎn)物多為片狀或小(一)粘著磨損的機(jī)理模具與工件表面的實(shí)際接觸面積只有名義上的0.01-0.1%，只有少數(shù)微觀凸起處接觸，壓力很大，引起塑性變形，加上表面因摩擦而溫度升高，局部金屬軟化或熔化，使表層的氧化膜破裂，使新鮮材料暴露，造成工件與模具材料純金屬接觸，分子間互相吸引、滲透、粘著，使這些突起處聯(lián)接起來。隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行和接觸部分的溫度急劇下降，突起處相當(dāng)于進(jìn)行了一次局部淬火，使粘著部分材料強(qiáng)度增加，形成淬火裂紋，最后造成撕裂和剝落。圖3-5為粘著磨損過程。模具失效形式及機(jī)理(一)粘著磨損的機(jī)理模具失效形式及機(jī)理（二）粘著磨損的分類根據(jù)磨損程度，分為：輕微粘著磨損（氧化磨損）和嚴(yán)重粘著磨損（涂抹、擦傷、膠合）。

輕微粘著磨損（氧化磨損）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度低于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)的剪切損壞基本上發(fā)生在粘著面上，表面材料的轉(zhuǎn)移十分輕微。模具失效形式及機(jī)理（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理（二）粘著磨損的分類

模具失效形式及機(jī)理涂抹：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度介于模具和工件的強(qiáng)度之間時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)的剪切損壞發(fā)生在離粘著面不遠(yuǎn)的較軟金屬的淺層內(nèi)，使較軟金屬粘附并涂抹在較硬金屬表面上。（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理涂抹：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度介于模（二）粘著磨損的分類

模具失效形式及機(jī)理擦傷：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度高于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)剪切損壞主要發(fā)生在較軟金屬的淺層內(nèi)，有時(shí)硬金屬表面也有擦痕。轉(zhuǎn)移到硬表面上的粘結(jié)物又擦削較軟表面。如銅與鋼摩擦?xí)r，剪切大多發(fā)生在銅表層內(nèi)，但鋼表面也殘留少量的小坑；（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理擦傷（二）粘著磨損的分類

模具失效形式及機(jī)理膠合（咬死）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。摩擦副之間粘著面積較大，不能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱咬死。剪切發(fā)生在模具或工件較深的地方。（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理膠合（咬死）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)模具失效形式及機(jī)理載荷對(duì)碳鋼表面磨損量的影響（三）影響粘著磨損的因素表面壓力

T1（接觸壓應(yīng)力小于材料硬度的1/3），磨損主要是通過氧化碎屑的脫落而產(chǎn)生的，屬于輕微氧化磨損區(qū)；

T1與T2之間為嚴(yán)重磨損區(qū)，磨屑尺寸增大，加厚，且多為金屬屑；當(dāng)載荷繼續(xù)增大超過T2后，表面內(nèi)摩擦增大而溫度很高，可能發(fā)生相變，并形成白層，形成不易破碎的氧化膜，因而耐磨。模具失效形式及機(jī)理載荷對(duì)碳鋼表面磨損量的影響（三）影響粘著磨（三）影響粘著磨損的因素②材料性質(zhì)脆性材料比塑性材料粘著傾向小。塑性材料形成的粘著結(jié)點(diǎn)的破壞以塑性流動(dòng)為主，它發(fā)生在離表面一定的深度處，磨屑較大。而脆性材料粘結(jié)點(diǎn)的破壞主要是剝落，損傷深度較淺，同時(shí)磨屑容易脫落，不堆積在表面上。

密排六方結(jié)構(gòu)的金屬材料粘著傾向小，面心立方點(diǎn)陣的金屬粘著傾向明顯大于其他點(diǎn)陣的金屬；多相的金屬比單相的金屬粘著傾向??；互溶性大的材料(包括相同金屬或相同晶格類型的金屬)所組成的摩擦副粘著傾向大；互溶性小的材料(異種金屬或晶格結(jié)構(gòu)不相近的金屬)組成的摩擦副粘著傾向小。模具失效形式及機(jī)理（三）影響粘著磨損的因素模具失效形式及機(jī)理（三）影響粘著磨損的因素③材料硬度模具材料硬度越大，磨損越??；反之，磨損越大。模具失效形式及機(jī)理（三）影響粘著磨損的因素模具失效形式及機(jī)理(四)提高耐粘著磨損性能的措施①合理選用模具材料選與工件互溶性小的材料，減小親合力，降低粘結(jié)的可能性。②合理選用潤(rùn)滑劑和添加劑潤(rùn)滑油膜一方面可防止金屬表面直接接觸，另一方面可減小摩擦，成倍提高抗粘著磨損的能力。③采用表面處理通過表面化學(xué)熱處理，如滲硫、硫氮共滲、磷化、軟氮化等熱處理工藝，使表面生成一化合物薄膜，或?yàn)榱蚧?，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系?shù)減小，起到減磨作用也減小粘著磨損。

模具失效形式及機(jī)理(四)提高耐粘著磨損性能的措施模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損

疲勞磨損的定義：工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力（機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力）的作用下，使模具表層金屬材料疲勞脫落的現(xiàn)象。模具失效形式及機(jī)理接觸疲勞磨損，主要特征為磨損表面有裂紋、小坑等，磨損產(chǎn)物為塊狀或餅狀。四、疲勞磨損模具失效形式及機(jī)理接觸疲勞磨損，主要特征為磨損表模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損

(一)疲勞磨損的機(jī)理在承受力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，模具表面及亞表面不僅有多變的接觸應(yīng)力而且還有切應(yīng)力，這些外力反復(fù)作用一定周次后，模具表面就會(huì)產(chǎn)生局部塑性變形和加工硬化。在某些組織不均勻處，由于應(yīng)力集中，形成裂紋源，并沿著切應(yīng)力方向或夾雜物走向發(fā)展。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到表面時(shí)或與縱向裂紋相交時(shí)，形成磨損剝落。模具疲勞磨損有機(jī)械疲勞磨損、冷熱疲勞磨損。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損（二)影響疲勞磨損的因素材質(zhì)：鋼材的冶金質(zhì)量，如：夾雜物類型、大小、形貌、分布。特別是脆性、帶棱角的非金屬夾雜物。硬度：一般情況下，材料抗疲勞磨損能力隨表面硬度的增加而增強(qiáng)，而表面硬度一旦越過一定值，則情況相反。表面粗糙度：表面粗糙度低，接觸面積大，接觸應(yīng)力小，提高抗疲勞磨損能力。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損(三)提高耐疲勞磨損的措施合理選擇潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑可避免模具與工件表面直接接觸，并均化接觸應(yīng)力，緩沖沖擊。潤(rùn)滑劑粘度越高越好，固體潤(rùn)滑劑比液體潤(rùn)滑劑好。②進(jìn)行表面強(qiáng)化處理采用噴丸、滾壓等強(qiáng)化方法，使模具工作表面金屬受壓縮產(chǎn)生塑性變形，并產(chǎn)生宏觀壓縮應(yīng)力，有利于提高抗疲勞磨損的能力。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（一）氣蝕磨損定義：模具表面的氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小的麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。

模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（一）氣蝕磨損產(chǎn)生機(jī)理：模具與液體表面接觸作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在液體與模具接觸處的局部壓力比液體蒸發(fā)壓力低的情況下，形成氣泡，同時(shí)溶解在液體中的氣體也可能析出形成氣泡，如果這些氣泡流到高壓區(qū)，當(dāng)承受壓力超過氣泡內(nèi)壓力時(shí)，氣泡就會(huì)破裂，在瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫，作用于模具表面上。氣泡的形成和壓潰的反復(fù)作用，使零件表面疲勞破壞，產(chǎn)生麻點(diǎn)，隨后擴(kuò)展成海綿狀空穴，這種磨損稱為氣蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（二）沖蝕磨損定義：液體或固體微粒高速落到模具表面，反復(fù)沖擊模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫沖蝕磨損。當(dāng)小液滴速度特別高，高于100m/s時(shí)，產(chǎn)生的沖擊應(yīng)力會(huì)超過材料的屈服強(qiáng)度，造成局部材料斷裂。模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（三）提高抗氣蝕磨損和沖蝕磨損的措施

氣蝕磨損和沖蝕磨損都稱為侵蝕磨損。它們都可以看成疲勞磨損的派生形式。因?yàn)榫捅举|(zhì)上來說，都是由于機(jī)械力造成的表面疲勞破壞，但液體的化學(xué)和電化學(xué)作用加速了它們的破壞速度。在注塑模具和壓鑄模具中易出現(xiàn)。若材料具有較好的抗疲勞性和抗腐蝕性，又有較高的強(qiáng)度和韌性，材料的抗氣蝕磨損和沖蝕磨損性能就好。工藝上，降低流體對(duì)模具表面的沖擊速度，避免渦流，消除產(chǎn)生氣蝕的條件，可有效減少氣蝕和沖蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損定義：在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上機(jī)械摩擦作用，引起表層材料脫落的現(xiàn)象叫腐蝕磨損。（腐蝕+磨損）腐蝕磨損，它的主要特征是磨損表面有化學(xué)反應(yīng)膜或小麻點(diǎn)，但麻點(diǎn)比較光滑。磨損物為薄的碎片或粉末。典型工件如汽缸與活塞、船舶外殼、水力發(fā)電的水輪機(jī)葉片等。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損（一）腐蝕磨損的機(jī)制（兩個(gè)階段）

第一階段：在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，形成反應(yīng)物；第二階段：表面反應(yīng)物在隨后的摩擦過程中被磨掉。反應(yīng)物被磨掉后，新鮮表面暴露出來，重新與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，重復(fù)第一階段。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損腐蝕磨損常發(fā)生在高溫或潮濕的環(huán)境中，尤其在有酸、堿、鹽等特殊條件下最易發(fā)生。模具常見的腐蝕磨損形式有：氧化腐蝕磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損（二）氧化腐蝕磨損

在摩擦過程中，由于金屬表層凸峰的塑性變形，促使原有的氧化膜破裂，新的材料暴露后又與氧結(jié)合形成脆而硬的氧化膜。由于氧化膜不斷生成與剝落造成的磨損稱為氧化磨損。模具服役時(shí)一般都會(huì)出現(xiàn)氧化磨損。一般情況下氧化膜能使金屬表面免于粘著，氧化磨損一般要比粘著磨損緩慢，因而可以說氧化磨損能起到保護(hù)摩擦副的作用。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損

氧化磨損的速度與氧化膜的性質(zhì)有關(guān)：（1）氧化膜的密度和金屬相近：氧化膜能牢固覆蓋在金屬表面，磨損??；（2）氧化膜的密度大于金屬密度：氧化膜中易出現(xiàn)拉應(yīng)力，膜易破裂或出現(xiàn)多孔疏松膜。（3）氧化膜的密度小于金屬密度：隨著氧化膜的生長(zhǎng)，膜的體積不斷膨脹，在膜內(nèi)形成平行于表面的壓應(yīng)力和垂直于表面使膜脫離表面的拉應(yīng)力，膜愈厚，內(nèi)應(yīng)力愈大，膜易剝落。（4）氧化膜與基體的熱漲系數(shù)不同，也會(huì)造成氧化膜脫落。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損（三）特殊介質(zhì)腐蝕磨損在腐蝕環(huán)境中，金屬表面與酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化合物。在摩擦力的作用下，表層化合物剝落而引起的磨損稱為特殊介質(zhì)腐蝕磨損。為了防止和減輕腐蝕磨損，可從表面處理工藝、潤(rùn)滑材料及添加劑的選擇等方面采取措施。

模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理七、磨損的交互作用模具表面的磨損往往多種形式并存，并相互促進(jìn)。如；模具表面發(fā)生粘著磨損后，形成的磨粒會(huì)引發(fā)磨粒磨損；而磨粒磨損造成模具表面更加粗糙，又會(huì)促進(jìn)粘著磨損；模具表面疲勞磨損后，形成的磨粒同樣會(huì)引發(fā)磨粒磨損；而磨粒磨損造成模具表面更加粗糙，也會(huì)促進(jìn)粘著磨損、疲勞磨損。腐蝕磨損也會(huì)促進(jìn)磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損。

模具失效形式及機(jī)理七、磨損的交互作用模具失效形式及機(jī)理模具失效形式及機(jī)理斷裂失效模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分或數(shù)部分，喪失服役能力時(shí)，稱為斷裂失效。模具失效形式及機(jī)理斷裂失效模具失效形式及機(jī)理二、斷裂分類（1）按斷裂性質(zhì)分塑性斷裂、脆性斷裂根據(jù)金屬材料斷裂前所產(chǎn)生的宏觀塑性變形的大小分。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5％為脆性斷裂；大于5％為韌性斷裂。（2）按斷裂路徑分沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂（3）按斷裂機(jī)理分一次性斷裂、疲勞斷裂模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼，斷裂性質(zhì)多為脆性斷裂。模具失效形式及機(jī)理二、斷裂分類模具失效形式及機(jī)理脆性斷裂

脆性斷裂指斷裂時(shí)不發(fā)生塑性變形或只發(fā)生很小的塑性變形（小于2-5%）的斷裂。包括一次性斷裂、疲勞斷裂。1）一次性斷裂指在承受很大變形力或在沖擊載荷的作用下，裂紋產(chǎn)生并迅速發(fā)展所造成的斷裂。斷口呈結(jié)晶狀。2）疲勞斷裂指在較低應(yīng)力下，經(jīng)反復(fù)使用，裂紋緩慢擴(kuò)展后發(fā)生的斷裂。斷口呈纖維狀。模具失效形式及機(jī)理脆性斷裂模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂包括穿晶斷裂，沿晶斷裂（一）穿晶斷裂

是一種解理斷裂，指沿著特定的晶面的斷裂。

解理面一般是低指數(shù)或表面能最低的晶面，如體心立方的解理面為{001}，密排六方為{0001}。

解理斷裂常見于體心立方和密排六方金屬及合金，低溫、沖擊載荷和應(yīng)力集中常促使解理斷裂的發(fā)生。面心立方金屬很少發(fā)生解理斷裂。

模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂模具失效形式及機(jī)理解理斷裂通常是宏觀脆性斷裂，它的裂紋發(fā)展十分迅速，常常造成零件或構(gòu)件災(zāi)難性的總崩潰。

斷口特征：“河流花樣”，河流花樣中的每條支流都對(duì)應(yīng)著一個(gè)不同高度的相互平行的解理面之間的臺(tái)階。解理裂紋擴(kuò)展過程中，眾多的臺(tái)階相互匯合，便形成了河流花樣。河流的流向恰好與裂紋擴(kuò)展方向一致?？梢愿鶕?jù)河流花樣的流向，判斷解理裂紋在微觀區(qū)域內(nèi)的擴(kuò)展方向。

模具失效形式及機(jī)理解理斷裂通常是宏觀脆性斷裂，它的裂模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂（二）沿晶斷裂裂紋沿晶界擴(kuò)展造成的斷裂。根據(jù)斷裂能量消耗最小原理，裂紋的擴(kuò)展路徑總是沿著原子鍵合力最薄弱的表面進(jìn)行。晶界強(qiáng)度不一定最低，但如果存在某些因素使晶界弱化，就會(huì)發(fā)生沿晶斷裂：（1）晶界有析出相(沉淀相)或存在雜質(zhì)，破壞了晶界的連續(xù)性，造成晶界弱化。如AlN粒子在晶面分布，將產(chǎn)生微孔聚合型沿晶斷裂。晶界有使其弱化的夾雜物。如鋼中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素的化合物。模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂（二）沿晶斷裂根據(jù)斷裂能量模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂（二）沿晶斷裂(2)環(huán)境因素與晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化，例如高溫蠕變條件下的晶界弱化，應(yīng)力腐蝕條件下晶界易于優(yōu)先腐蝕等，均促使沿晶斷裂產(chǎn)生。一般來講，溫度較低時(shí)，易發(fā)生穿晶斷裂；溫度較高時(shí)，易發(fā)生沿晶斷裂。提純金屬，凈化晶界，防止雜質(zhì)原子在晶界上偏聚或脫溶，以及避免脆性第二相在晶界析出等，均可以減少金屬發(fā)生沿晶脆性斷裂的傾向。模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂模具失效形式及機(jī)理二、斷裂分類斷口形貌結(jié)晶狀斷口模具失效形式及機(jī)理二、斷裂分類斷口形貌結(jié)晶狀斷口模具失效形式及機(jī)理四、疲勞斷裂模具在循環(huán)載荷下服役一段時(shí)間后發(fā)生的斷裂。兩個(gè)階段：裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展。（一）裂紋萌生

1.表面不均勻變形萌生裂紋：尺寸過渡處、刀痕、劃痕

2.沿晶界萌生裂紋

3.沿夾雜和第二相萌生裂紋模具失效形式及機(jī)理四、疲勞斷裂模具在循環(huán)載荷模具失效形式及機(jī)理（一）裂紋萌生

1.表面不均勻變形萌生裂紋模具在尺寸過渡、刀痕、磨痕等處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。在載荷作用下，當(dāng)這些地方的應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生滑移。模具失效形式及機(jī)理（一）裂紋萌生模具在尺寸過渡、刀痕模具失效形式及機(jī)理四、疲勞斷裂（二）裂紋擴(kuò)展

兩個(gè)階段：第一階段：裂紋與拉應(yīng)力方向呈45o角。第二階段：裂紋與拉應(yīng)力方向垂直。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞斷裂（二）裂紋擴(kuò)展裂紋疲勞條帶的產(chǎn)生過程（疲勞裂紋的擴(kuò)展過程）裂紋張開—鈍化—變銳的模型：

(a)表示交變應(yīng)力為零時(shí)，裂紋閉合的圖形。當(dāng)拉應(yīng)力增加時(shí)裂紋張開、裂紋尖端由于應(yīng)力集中而沿45°方向產(chǎn)生滑移，(b)中箭頭所示。當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到最大時(shí)，裂紋尖端變成了近似半圓形，發(fā)生鈍化(c)，裂紋張至最大，使裂紋尖端的應(yīng)力集中減小，裂紋停止擴(kuò)展（塑性鈍化）。當(dāng)應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力時(shí)，滑移沿相反方向進(jìn)行，裂紋表面被壓縮（d）。當(dāng)壓應(yīng)力為最大值時(shí)，裂紋便完全閉合（e)。裂紋疲勞條帶的產(chǎn)生過程（疲勞裂紋的擴(kuò)展過程）裂紋張開—鈍化—模具失效形式及機(jī)理四、疲勞斷裂模具失效形式及機(jī)理四、疲勞斷裂模具失效形式及機(jī)理六、影響斷裂失效的主要因素（一）模具表面形狀

增大圓角半徑，減少突變，避免尖角，減小應(yīng)力集中。（二）模具材料減少夾雜物，提高冶金質(zhì)量，提高材料強(qiáng)度。模具失效形式及機(jī)理六、影響斷裂失效的主要因素（一）模具表面形第三節(jié)塑性變形失效及多種失效形式的交互作用一、塑性變形失效

模具在使用過程中，發(fā)生了塑性變形，改變了幾何形狀和尺寸，而不能修復(fù)再服役時(shí)，稱為塑性變形失效。塑性變形的失效形式有塌陷、彎曲、墩粗、?？诐q大等。第三節(jié)塑性變形失效及多種失效形式的交互作用模具失效形式及機(jī)理第三節(jié)塑性變形失效及多種失效形式的交互作用磨損、斷裂、塑性變形等失效形式交互作用，最終導(dǎo)致模具的失效。模具失效形式及機(jī)理第三節(jié)塑性變形失效及多種失效形式的交互模具失效分析失效分析——判斷失效性質(zhì)，分析失效原因，研究預(yù)防失效的措施等一系列的技術(shù)活動(dòng)，稱為失效分析。

模具失效分析失效分析——判斷失效性質(zhì)，分析失效原因，研究預(yù)模具失效的形式課件模具失效的形式課件模具失效的形式課件①現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：事故現(xiàn)場(chǎng)及模具斷裂件的處理。主要包括：保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)；察看斷裂形式和部位；詢問操作情況和失效過程；收集收集斷裂碎塊時(shí)注意保護(hù)斷口潔凈。①現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：事故現(xiàn)場(chǎng)及模具斷裂件的處理。②歷史調(diào)查：模具設(shè)計(jì)及制造工藝（材質(zhì)、鍛造、切削、磨削、電火花、熱處理、裝配等加工質(zhì)量）、服役情況、質(zhì)量檢驗(yàn)等調(diào)查。主要通過翻閱有關(guān)技術(shù)資料、檢測(cè)報(bào)告、取樣檢查、核實(shí)設(shè)計(jì)制造技術(shù)要求等。了解質(zhì)量管理控制狀況。

②歷史調(diào)查：模具設(shè)計(jì)及制造工藝（材質(zhì)、鍛造、切削、磨削、電火③模具工作條件分析：

③模具工作條件分析：模具失效的形式課件模具失效的形式課件④斷裂狀況分析④斷裂狀況分析確定斷裂的性質(zhì)和類型的方法是：找出最早斷裂的主斷口。斷口方向與最大正應(yīng)力方向平行，塑性變形量小為脆性斷裂；斷口方向與最大切應(yīng)力平行，塑性變形量大為韌性斷裂。斷口有無氧化色，判定工作溫度高低；斷口是否有氧化物，判定介質(zhì)是否有腐蝕性。

確定斷裂的性質(zhì)和類型的方法是：⑤斷口分析

⑤斷口分析材料缺陷常見的有：非金屬夾雜、碳化物偏析、表面微裂紋、過熱、過澆、回火不充分等。材料缺陷常見的有：非金屬夾雜、碳化物偏析、表面微裂紋、過熱、⑥斷裂原因的判定對(duì)上述分析結(jié)果、數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行綜合的推理分析，并借助各學(xué)科的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。⑦提出防護(hù)措施根據(jù)判定的斷裂原因，有針對(duì)性地提出防護(hù)措施，以避免或減少就種斷裂失效現(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生。

⑥斷裂原因的判定模具失效概念知識(shí)點(diǎn)：1、模具失效2、模具損傷3、模具使用壽命模具失效概念知識(shí)點(diǎn)：模具失效——是指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。模具在服役中產(chǎn)生了過量變形、斷裂破壞、表面損壞等現(xiàn)象后，將喪失原有的功能，達(dá)不到預(yù)期的要求，或變的不安全、不可靠，以致予不能繼續(xù)正常地服役，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為模具失效。模具失效——是指模具喪失正常的使用功能，不能通過一般的修復(fù)方模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能服役。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役。模具損傷——模具在使用過程中，出現(xiàn)變形，微裂紋，腐蝕等現(xiàn)象，但沒有立即喪失服役能力的現(xiàn)象稱為模具損傷。模具的失效分為非正常失效和正常失效。舉例，斷裂失效過程總之，失效發(fā)展過程是：模具損傷→損傷積累→模具失效的過程。舉例，斷裂失效過程模具壽命模具正常失效前，生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫模具正常壽命，簡(jiǎn)稱模具壽命。模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫首次壽命。模具一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修復(fù)壽命的總和。模具壽命模具壽命與產(chǎn)品成本的關(guān)系產(chǎn)品成本由原材料費(fèi)、工資費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、模具設(shè)計(jì)制造費(fèi)、管理費(fèi)等組成。降低產(chǎn)品成本費(fèi)，一方面要提高模具壽命，還要考慮產(chǎn)品批量與模具壽命之間的匹配，應(yīng)使模具壽命略大于產(chǎn)品批量。為了使產(chǎn)品成本最低，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，應(yīng)根據(jù)批量選用不同的模具材料及制造工藝。對(duì)同一產(chǎn)品同一模具材料，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品批量選取最合理的模具結(jié)構(gòu)。模具壽命與產(chǎn)品成本的關(guān)系模具失效分類模具失效分類按時(shí)間結(jié)果分為：早期失效由設(shè)計(jì)或制造缺陷造成；隨機(jī)失效生產(chǎn)、管理、環(huán)境等偶然因素造成；耗損失效長(zhǎng)期使用結(jié)果，壽命終止。按時(shí)間結(jié)果分為：按經(jīng)濟(jì)效益分為：正常失效產(chǎn)品長(zhǎng)期使用結(jié)果，壽命終止缺陷失效產(chǎn)品設(shè)計(jì)者或制造者造成質(zhì)量問題；誤用失效產(chǎn)品使用者造成；受累失效環(huán)境、自然災(zāi)害等不可抗拒的偶然因素造成。按經(jīng)濟(jì)效益分為：按失效形式分為：過量變形彈性、塑性變形、蠕變?cè)斐沙钍?；模具斷裂韌性、脆性、疲勞、腐蝕、造成斷裂失效；表面損傷磨損、接觸疲勞、腐蝕造成表面損傷。按失效形式分為：模具失效形式及機(jī)理模具因類型不同、生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，失效的形式也不同。如：鍛模失效主要因?yàn)槌叽绮环弦蠡蝈懩Ｆ屏?；塑料模具常常因表面光潔度不夠而失效。綜合來講，模具失效形式主要有三類：磨損、斷裂、塑性變形。模具失效形式及機(jī)理模具因類型不同、生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，失模具失效形式及機(jī)理磨損失效

磨損的概念：由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象稱為磨損。模具的磨損：坯料與模具之間接觸，成型過程中產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成磨損。

磨損的結(jié)果:(1)模具尺寸發(fā)生變化；(2)模具表面狀態(tài)發(fā)生變化，如粗糙度增加、產(chǎn)生劃痕等。模具失效形式及機(jī)理磨損失效一、磨損分類根據(jù)模具的成形坯料、使用狀況，其磨損機(jī)理可以分為：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、氣蝕和沖蝕磨損、腐蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理一、磨損分類模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損

磨粒磨損的定義:

在工件和模具接觸表面之間存在外來硬質(zhì)顆?；蛘吖ぜ砻娴挠餐怀鑫?，刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨粒磨損。模具失效形式及機(jī)理主要特征是模具表面有明顯的劃痕或犁溝，磨損物為條狀或切屑狀。二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理主要特征是模具表面有明顯的劃痕二、磨粒磨損(一)磨粒磨損的機(jī)理（圖3-1、圖3-2）模具失效形式及機(jī)理磨料磨損時(shí)，作用在質(zhì)點(diǎn)上的力分為垂直分力和水平分力。垂直分力使硬質(zhì)點(diǎn)壓入材料表面；水平分力使硬質(zhì)點(diǎn)與表面之間產(chǎn)生相對(duì)位移，硬質(zhì)點(diǎn)與材料相互作用的結(jié)果，使被磨損表面產(chǎn)生犁皺或切屑，形成磨損或在表面留下溝槽。二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理磨料磨損時(shí)，作用在質(zhì)點(diǎn)上的力分二、磨粒磨損(一)磨粒磨損的機(jī)理模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損(二)影響磨粒磨損的因素磨粒大小與形狀磨粒硬度和模具材料硬度模具與工件表面壓力磨粒尺寸與工件厚度的相對(duì)比值模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損(三)提高耐磨粒磨損的措施提高模具材料的硬度進(jìn)行表面耐磨處理采用防護(hù)措施模具失效形式及機(jī)理二、磨粒磨損模具失效形式及機(jī)理三、粘著磨損粘著磨損的定義：工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，粘著的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂，使模具表面的材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落的現(xiàn)象。模具失效形式及機(jī)理

要特征是磨損產(chǎn)物多為片狀或小顆粒。三、粘著磨損模具失效形式及機(jī)理要特征是磨損產(chǎn)物多為片狀或小(一)粘著磨損的機(jī)理模具與工件表面的實(shí)際接觸面積只有名義上的0.01-0.1%，只有少數(shù)微觀凸起處接觸，壓力很大，引起塑性變形，加上表面因摩擦而溫度升高，局部金屬軟化或熔化，使表層的氧化膜破裂，使新鮮材料暴露，造成工件與模具材料純金屬接觸，分子間互相吸引、滲透、粘著，使這些突起處聯(lián)接起來。隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行和接觸部分的溫度急劇下降，突起處相當(dāng)于進(jìn)行了一次局部淬火，使粘著部分材料強(qiáng)度增加，形成淬火裂紋，最后造成撕裂和剝落。圖3-5為粘著磨損過程。模具失效形式及機(jī)理(一)粘著磨損的機(jī)理模具失效形式及機(jī)理（二）粘著磨損的分類根據(jù)磨損程度，分為：輕微粘著磨損（氧化磨損）和嚴(yán)重粘著磨損（涂抹、擦傷、膠合）。

輕微粘著磨損（氧化磨損）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度低于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)的剪切損壞基本上發(fā)生在粘著面上，表面材料的轉(zhuǎn)移十分輕微。模具失效形式及機(jī)理（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理（二）粘著磨損的分類

模具失效形式及機(jī)理涂抹：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度介于模具和工件的強(qiáng)度之間時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)的剪切損壞發(fā)生在離粘著面不遠(yuǎn)的較軟金屬的淺層內(nèi)，使較軟金屬粘附并涂抹在較硬金屬表面上。（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理涂抹：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度介于模（二）粘著磨損的分類

模具失效形式及機(jī)理擦傷：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度高于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)剪切損壞主要發(fā)生在較軟金屬的淺層內(nèi)，有時(shí)硬金屬表面也有擦痕。轉(zhuǎn)移到硬表面上的粘結(jié)物又擦削較軟表面。如銅與鋼摩擦?xí)r，剪切大多發(fā)生在銅表層內(nèi)，但鋼表面也殘留少量的小坑；（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理擦傷（二）粘著磨損的分類

模具失效形式及機(jī)理膠合（咬死）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。摩擦副之間粘著面積較大，不能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱咬死。剪切發(fā)生在模具或工件較深的地方。（二）粘著磨損的分類模具失效形式及機(jī)理膠合（咬死）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)模具失效形式及機(jī)理載荷對(duì)碳鋼表面磨損量的影響（三）影響粘著磨損的因素表面壓力

T1（接觸壓應(yīng)力小于材料硬度的1/3），磨損主要是通過氧化碎屑的脫落而產(chǎn)生的，屬于輕微氧化磨損區(qū)；

T1與T2之間為嚴(yán)重磨損區(qū)，磨屑尺寸增大，加厚，且多為金屬屑；當(dāng)載荷繼續(xù)增大超過T2后，表面內(nèi)摩擦增大而溫度很高，可能發(fā)生相變，并形成白層，形成不易破碎的氧化膜，因而耐磨。模具失效形式及機(jī)理載荷對(duì)碳鋼表面磨損量的影響（三）影響粘著磨（三）影響粘著磨損的因素②材料性質(zhì)脆性材料比塑性材料粘著傾向小。塑性材料形成的粘著結(jié)點(diǎn)的破壞以塑性流動(dòng)為主，它發(fā)生在離表面一定的深度處，磨屑較大。而脆性材料粘結(jié)點(diǎn)的破壞主要是剝落，損傷深度較淺，同時(shí)磨屑容易脫落，不堆積在表面上。

密排六方結(jié)構(gòu)的金屬材料粘著傾向小，面心立方點(diǎn)陣的金屬粘著傾向明顯大于其他點(diǎn)陣的金屬；多相的金屬比單相的金屬粘著傾向??；互溶性大的材料(包括相同金屬或相同晶格類型的金屬)所組成的摩擦副粘著傾向大；互溶性小的材料(異種金屬或晶格結(jié)構(gòu)不相近的金屬)組成的摩擦副粘著傾向小。模具失效形式及機(jī)理（三）影響粘著磨損的因素模具失效形式及機(jī)理（三）影響粘著磨損的因素③材料硬度模具材料硬度越大，磨損越??；反之，磨損越大。模具失效形式及機(jī)理（三）影響粘著磨損的因素模具失效形式及機(jī)理(四)提高耐粘著磨損性能的措施①合理選用模具材料選與工件互溶性小的材料，減小親合力，降低粘結(jié)的可能性。②合理選用潤(rùn)滑劑和添加劑潤(rùn)滑油膜一方面可防止金屬表面直接接觸，另一方面可減小摩擦，成倍提高抗粘著磨損的能力。③采用表面處理通過表面化學(xué)熱處理，如滲硫、硫氮共滲、磷化、軟氮化等熱處理工藝，使表面生成一化合物薄膜，或?yàn)榱蚧?，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系?shù)減小，起到減磨作用也減小粘著磨損。

模具失效形式及機(jī)理(四)提高耐粘著磨損性能的措施模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損

疲勞磨損的定義：工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力（機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力）的作用下，使模具表層金屬材料疲勞脫落的現(xiàn)象。模具失效形式及機(jī)理接觸疲勞磨損，主要特征為磨損表面有裂紋、小坑等，磨損產(chǎn)物為塊狀或餅狀。四、疲勞磨損模具失效形式及機(jī)理接觸疲勞磨損，主要特征為磨損表模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損

(一)疲勞磨損的機(jī)理在承受力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，模具表面及亞表面不僅有多變的接觸應(yīng)力而且還有切應(yīng)力，這些外力反復(fù)作用一定周次后，模具表面就會(huì)產(chǎn)生局部塑性變形和加工硬化。在某些組織不均勻處，由于應(yīng)力集中，形成裂紋源，并沿著切應(yīng)力方向或夾雜物走向發(fā)展。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到表面時(shí)或與縱向裂紋相交時(shí)，形成磨損剝落。模具疲勞磨損有機(jī)械疲勞磨損、冷熱疲勞磨損。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損（二)影響疲勞磨損的因素材質(zhì)：鋼材的冶金質(zhì)量，如：夾雜物類型、大小、形貌、分布。特別是脆性、帶棱角的非金屬夾雜物。硬度：一般情況下，材料抗疲勞磨損能力隨表面硬度的增加而增強(qiáng)，而表面硬度一旦越過一定值，則情況相反。表面粗糙度：表面粗糙度低，接觸面積大，接觸應(yīng)力小，提高抗疲勞磨損能力。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損(三)提高耐疲勞磨損的措施合理選擇潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑可避免模具與工件表面直接接觸，并均化接觸應(yīng)力，緩沖沖擊。潤(rùn)滑劑粘度越高越好，固體潤(rùn)滑劑比液體潤(rùn)滑劑好。②進(jìn)行表面強(qiáng)化處理采用噴丸、滾壓等強(qiáng)化方法，使模具工作表面金屬受壓縮產(chǎn)生塑性變形，并產(chǎn)生宏觀壓縮應(yīng)力，有利于提高抗疲勞磨損的能力。模具失效形式及機(jī)理四、疲勞磨損五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（一）氣蝕磨損定義：模具表面的氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小的麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。

模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（一）氣蝕磨損產(chǎn)生機(jī)理：模具與液體表面接觸作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在液體與模具接觸處的局部壓力比液體蒸發(fā)壓力低的情況下，形成氣泡，同時(shí)溶解在液體中的氣體也可能析出形成氣泡，如果這些氣泡流到高壓區(qū)，當(dāng)承受壓力超過氣泡內(nèi)壓力時(shí)，氣泡就會(huì)破裂，在瞬間產(chǎn)生極大的沖擊力和高溫，作用于模具表面上。氣泡的形成和壓潰的反復(fù)作用，使零件表面疲勞破壞，產(chǎn)生麻點(diǎn)，隨后擴(kuò)展成海綿狀空穴，這種磨損稱為氣蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（二）沖蝕磨損定義：液體或固體微粒高速落到模具表面，反復(fù)沖擊模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫沖蝕磨損。當(dāng)小液滴速度特別高，高于100m/s時(shí)，產(chǎn)生的沖擊應(yīng)力會(huì)超過材料的屈服強(qiáng)度，造成局部材料斷裂。模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損（三）提高抗氣蝕磨損和沖蝕磨損的措施

氣蝕磨損和沖蝕磨損都稱為侵蝕磨損。它們都可以看成疲勞磨損的派生形式。因?yàn)榫捅举|(zhì)上來說，都是由于機(jī)械力造成的表面疲勞破壞，但液體的化學(xué)和電化學(xué)作用加速了它們的破壞速度。在注塑模具和壓鑄模具中易出現(xiàn)。若材料具有較好的抗疲勞性和抗腐蝕性，又有較高的強(qiáng)度和韌性，材料的抗氣蝕磨損和沖蝕磨損性能就好。工藝上，降低流體對(duì)模具表面的沖擊速度，避免渦流，消除產(chǎn)生氣蝕的條件，可有效減少氣蝕和沖蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理五、氣蝕磨損和沖蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損定義：在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上機(jī)械摩擦作用，引起表層材料脫落的現(xiàn)象叫腐蝕磨損。（腐蝕+磨損）腐蝕磨損，它的主要特征是磨損表面有化學(xué)反應(yīng)膜或小麻點(diǎn)，但麻點(diǎn)比較光滑。磨損物為薄的碎片或粉末。典型工件如汽缸與活塞、船舶外殼、水力發(fā)電的水輪機(jī)葉片等。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損（一）腐蝕磨損的機(jī)制（兩個(gè)階段）

第一階段：在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，形成反應(yīng)物；第二階段：表面反應(yīng)物在隨后的摩擦過程中被磨掉。反應(yīng)物被磨掉后，新鮮表面暴露出來，重新與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，重復(fù)第一階段。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損腐蝕磨損常發(fā)生在高溫或潮濕的環(huán)境中，尤其在有酸、堿、鹽等特殊條件下最易發(fā)生。模具常見的腐蝕磨損形式有：氧化腐蝕磨損、特殊介質(zhì)腐蝕磨損。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損（二）氧化腐蝕磨損

在摩擦過程中，由于金屬表層凸峰的塑性變形，促使原有的氧化膜破裂，新的材料暴露后又與氧結(jié)合形成脆而硬的氧化膜。由于氧化膜不斷生成與剝落造成的磨損稱為氧化磨損。模具服役時(shí)一般都會(huì)出現(xiàn)氧化磨損。一般情況下氧化膜能使金屬表面免于粘著，氧化磨損一般要比粘著磨損緩慢，因而可以說氧化磨損能起到保護(hù)摩擦副的作用。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損

氧化磨損的速度與氧化膜的性質(zhì)有關(guān)：（1）氧化膜的密度和金屬相近：氧化膜能牢固覆蓋在金屬表面，磨損??；（2）氧化膜的密度大于金屬密度：氧化膜中易出現(xiàn)拉應(yīng)力，膜易破裂或出現(xiàn)多孔疏松膜。（3）氧化膜的密度小于金屬密度：隨著氧化膜的生長(zhǎng)，膜的體積不斷膨脹，在膜內(nèi)形成平行于表面的壓應(yīng)力和垂直于表面使膜脫離表面的拉應(yīng)力，膜愈厚，內(nèi)應(yīng)力愈大，膜易剝落。（4）氧化膜與基體的熱漲系數(shù)不同，也會(huì)造成氧化膜脫落。模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損（三）特殊介質(zhì)腐蝕磨損在腐蝕環(huán)境中，金屬表面與酸、堿、鹽等特殊介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化合物。在摩擦力的作用下，表層化合物剝落而引起的磨損稱為特殊介質(zhì)腐蝕磨損。為了防止和減輕腐蝕磨損，可從表面處理工藝、潤(rùn)滑材料及添加劑的選擇等方面采取措施。

模具失效形式及機(jī)理六、腐蝕磨損模具失效形式及機(jī)理七、磨損的交互作用模具表面的磨損往往多種形式并存，并相互促進(jìn)。如；模具表面發(fā)生粘著磨損后，形成的磨粒會(huì)引發(fā)磨粒磨損；而磨粒磨損造成模具表面更加粗糙，又會(huì)促進(jìn)粘著磨損；模具表面疲勞磨損后，形成的磨粒同樣會(huì)引發(fā)磨粒磨損；而磨粒磨損造成模具表面更加粗糙，也會(huì)促進(jìn)粘著磨損、疲勞磨損。腐蝕磨損也會(huì)促進(jìn)磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損。

模具失效形式及機(jī)理七、磨損的交互作用模具失效形式及機(jī)理模具失效形式及機(jī)理斷裂失效模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分或數(shù)部分，喪失服役能力時(shí)，稱為斷裂失效。模具失效形式及機(jī)理斷裂失效模具失效形式及機(jī)理二、斷裂分類（1）按斷裂性質(zhì)分塑性斷裂、脆性斷裂根據(jù)金屬材料斷裂前所產(chǎn)生的宏觀塑性變形的大小分。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5％為脆性斷裂；大于5％為韌性斷裂。（2）按斷裂路徑分沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂（3）按斷裂機(jī)理分一次性斷裂、疲勞斷裂模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼，斷裂性質(zhì)多為脆性斷裂。模具失效形式及機(jī)理二、斷裂分類模具失效形式及機(jī)理脆性斷裂

脆性斷裂指斷裂時(shí)不發(fā)生塑性變形或只發(fā)生很小的塑性變形（小于2-5%）的斷裂。包括一次性斷裂、疲勞斷裂。1）一次性斷裂指在承受很大變形力或在沖擊載荷的作用下，裂紋產(chǎn)生并迅速發(fā)展所造成的斷裂。斷口呈結(jié)晶狀。2）疲勞斷裂指在較低應(yīng)力下，經(jīng)反復(fù)使用，裂紋緩慢擴(kuò)展后發(fā)生的斷裂。斷口呈纖維狀。模具失效形式及機(jī)理脆性斷裂模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂包括穿晶斷裂，沿晶斷裂（一）穿晶斷裂

是一種解理斷裂，指沿著特定的晶面的斷裂。

解理面一般是低指數(shù)或表面能最低的晶面，如體心立方的解理面為{001}，密排六方為{0001}。

解理斷裂常見于體心立方和密排六方金屬及合金，低溫、沖擊載荷和應(yīng)力集中常促使解理斷裂的發(fā)生。面心立方金屬很少發(fā)生解理斷裂。

模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂模具失效形式及機(jī)理解理斷裂通常是宏觀脆性斷裂，它的裂紋發(fā)展十分迅速，常常造成零件或構(gòu)件災(zāi)難性的總崩潰。

斷口特征：“河流花樣”，河流花樣中的每條支流都對(duì)應(yīng)著一個(gè)不同高度的相互平行的解理面之間的臺(tái)階。解理裂紋擴(kuò)展過程中，眾多的臺(tái)階相互匯合，便形成了河流花樣。河流的流向恰好與裂紋擴(kuò)展方向一致?？梢愿鶕?jù)河流花樣的流向，判斷解理裂紋在微觀區(qū)域內(nèi)的擴(kuò)展方向。

模具失效形式及機(jī)理解理斷裂通常是宏觀脆性斷裂，它的裂模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂（二）沿晶斷裂裂紋沿晶界擴(kuò)展造成的斷裂。根據(jù)斷裂能量消耗最小原理，裂紋的擴(kuò)展路徑總是沿著原子鍵合力最薄弱的表面進(jìn)行。晶界強(qiáng)度不一定最低，但如果存在某些因素使晶界弱化，就會(huì)發(fā)生沿晶斷裂：（1）晶界有析出相(沉淀相)或存在雜質(zhì)，破壞了晶界的連續(xù)性，造成晶界弱化。如AlN粒子在晶面分布，將產(chǎn)生微孔聚合型沿晶斷裂。晶界有使其弱化的夾雜物。如鋼中晶界上存在P、S、As、Sb、Sn等元素的化合物。模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂（二）沿晶斷裂根據(jù)斷裂能量模具失效形式及機(jī)理三、一次性斷裂（二）沿晶斷裂(2)環(huán)境因素與晶界相互作用造成的晶界弱化或脆化，例如高溫蠕變條件下的晶界弱化，應(yīng)力腐蝕條件下晶界易于優(yōu)先腐蝕等，均促使沿晶斷裂產(chǎn)生。