压铸铝合金零件失效分析
摘要：本文结合工厂的压铸模具的实际失效情况，总结分析了压铸模的主要失效形式,系统地提出了分析压铸模具失效的方法和手段。从工程实用的角度提出了避免早期失效、提高模具寿命的方法。
压铸是一种节能、低价、高效的金属成形方式。压铸件具有尺寸精度高，表面光洁，强度和硬度高的特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产。但是在使用过程中，由于各种原因压铸模容易失效。
关键字:压铸模具失效提高寿命
1 压铸模具常见失效形式
下面结合工厂实际情况分析了压铸模具的失效形式和失效机理。
1.1热裂
热裂是模具最常见的失效形式，如图1所示。热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产生应力松弛使裂纹停止扩展。随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效。
1.2整体脆断
整体脆断是由于偶然的机械过载或热过载导致模具灾难性断裂。材料的塑韧性是与此现象相对应的最重要的力学性能。材料中有严重缺陷或操作不当,会引起整体脆断，如图2所示。
1.3侵蚀或冲刷
这是由于机械和化学腐蚀综合作用的结果,熔融铝合金高速射入型腔,造成型腔表面的机械磨蚀。同时,金属铝与模具材料生成脆性的铁铝化合物,成为热裂纹新的萌生源。此外,铝充填到裂纹之中与裂纹壁产生机械作用,并与热应力叠加,加剧裂纹尖端的拉应力,从而加快了裂纹的扩展。提高材料的高温强度和化学稳定性有利于增强材料的抗腐蚀能力。
2 压铸模具常见失效分析方法
为了延长模具的使用寿命,节约成本,提高生产效率,就必须研究模具的失效形式和导致模具失效的原因以及模具失效的内部机理。由于压铸模具失效的原因比较复杂,要从模具的设计、材料选择、工作状态等很多方面来进行分析。图3为压铸模具常见失效分析图。
图 3 压铸模具常见失效分析方法
2.1裂纹的表面形状及裂纹扩展形貌分析
失效模具型腔表面主要是冲蚀坑，大小比较均匀，冒口所对部位有明显的冲蚀坑外，表面明显具有一定方向的划痕，划痕上分布有大小不等的铝合金块状物。由于正对浇口部位直接受金属液的冲刷，该部位具有明显的冲刷犁沟，同时可观察到划痕间有裂纹。裂纹从裂纹源出发，并向西周扩展。裂纹内有大量的夹杂物，裂纹边缘有二次裂纹。由于模具使用时间短，一般部位表面主要是冲蚀坑和焊合，而浇口所对部位主要为液态金属冲刷形成的犁沟和热疲劳裂纹。
由于高温液态金属的冲刷，模具型腔表面首先冲击坑及犁沟，模具的表面变得凸凹不平，造成局部应力远远大于名义应力，产生应力集中的现象，这些部位是裂纹产生的危险部位。另外，分布在模具型腔表面的夹杂物，如氧化物、硫化物等，在热循环过程中与基体脱离，直接成为热疲劳裂纹。一方面夹杂物同集体的弹性模量不同，当热应力及机械力作用时，在其周围形成应力集中;另一方面在冷却时夹杂物与基体有不同的热收缩，造成镶嵌应力，两者叠加的结果，在夹杂
物周围产生很大的应力场。应力集中的结果使冲击坑、犁沟及夹杂物成为疲劳裂纹的诱发核心和扩展优取向。
2.2残余应力分析
压铸模具的残余应力较为复杂,主要是在机械加工、电火花加工、热处理及生产过程中热冲击产生的热应力等原因产生。模具使用一定时间后,模具的表面的残余应力为压应力,裂纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直于裂纹的扩展方向,都受压应力。型腔表面裂纹前端的残余应力大于裂纹沿深度方向裂纹前端的残余应力,模具的型腔表面温度变化大,产生的热应力的残余应力要大,而且模具投入使用之前的机械加工和热处理过程中模具表面产生的残余应力要大于模具内部。由于液态金属的冲刷,浇口所对部位的温度要高于一般部位,加上冲击力的作用,浇口所对部位的残余应力大于一般部位.残余应力范围90MPa-420MPa。
模具型腔表面残余应力的存在对裂纹的扩展有一定的影响,残余应力场中的裂纹扩展研究表明,残余应力可以增加裂纹的闭合程度,减缓裂纹的扩展速率.模具型腔表面形成的残余应力的大小及压应力存在的深度对减弱模具热疲劳裂纹的萌生和扩展有一定益处。
模具经过一定时间使用后,模具表面的残余应力为压应力,裂纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直与裂纹扩展方向都受压应力。所以在模具的使用过程中隔一段时间要进行清洗和维修。
3 提高模具寿命的方法
对压铸模具失效及提高压铸模寿命的研究，无论是从实验方法还是对模具寿命的估算，都没有一个统一的标准，使压铸模具的使用寿命遇到了一个瓶颈，因此提高模具寿命是工程界一个十分艰巨的任务。
3.1精心设计压铸件和压铸模具
模具的局部开裂、型腔表面磨损以及型壁面交界处的裂纹等失效，往往是由于压铸件的工艺设计不合理所造成的。因此，设计压铸件必须注意以下几点：
(1)在满足压铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构，这不仅减轻了压铸件的质量，而且也减少了模具的热载荷。
(2)压铸件壁厚应均匀，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早的热疲劳失效。
(3)压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成棱角，产生裂纹和塌陷。
(4)压铸件上应尽量避免深而窄的凹穴，以避免模具相应部位出现尖劈，使散热条件恶化而产生断裂。
(5)压铸件应该有合理的脱模斜度，以避免开模抽芯取件时擦伤模具型壁。
3.2保证模具的加工质量
模具的加工制造、安装、装配的实际精度对模具的寿命有影响，需要引起重视，其中的磨削加工对模具寿命的影响很大，至少会从三个方面对损坏模具寿命：
(1)砂轮不锋利引起的摩擦使模具表面出现磨销裂纹。
(2)摩擦热使模具表面软化，降低了模具抗热疲劳能力和内腐蚀能力。
(3)表面存在磨销应力，降低了模具的抗热疲劳能力和机械疲劳能力。
3.3选用优质钢材
压铸模具材料质量的提高于改进对其热疲劳寿命的提高影响极大。其中，气体中杂质的含量高、成分偏析及碳化物的不均匀程度严重，都会降低模具的热疲劳寿命。钢中的夹杂物往往是萌生裂纹的核心，夹杂物的尺寸大于某一临界尺寸后，疲劳强度随夹杂物颗粒尺寸的加大而下降。疲劳强度的下降与颗粒尺寸的立方成正比 [1][2] 。
(1)采用先进的毛坯锻造工艺
采用先进的毛坯锻造工艺有两个目的，一是使碳化物分布均匀，二是形成合理的流线分布，以提高钢材的耐磨性和各项同性以及抗咬合能力 [1] 。
(2)采用合理的热处理规范
作为压铸模具材料必须具有较高的热强度和回火稳定性，这样才有可能获得高的热疲劳抗力和耐磨性。从压铸工作条件和提高抗热疲劳性能出发，回火温度应尽量提高一些，但必须低于二次硬化温度。此外，为了使一次回火生成的马氏体充分回火，以及使残余奥氏体马氏体化，还应采取二次回火。
(3)采用表面强化处理
采用表面强化工艺提高模具表面的强度、耐磨性及耐蚀性，可以延长热裂纹萌生的孕育期，防止热裂纹的扩展，由此提高模具的使用寿命。常见的表面强化处理有：喷丸强化法、压应力冷作撞击法、蒸汽处理法、电火花放电强化法、高频淬火、软氮化、钨镍合金沉积法等 [1][2][3] 。
(4)采用良好的操作规程
在操作前预热模具是十分重要的。不仅可以提高钢的韧性。同时也可以减少模具断面的温度梯度，以降低模具的热应力。但预热模具温度不能太高，过高的预热温度则会降低表层的屈服强度，反而会降低模具的使用寿命。合金的冶炼和保温也都应该严格按操作规范执行，特别是重视精练排气，减少材料内部的裂纹源 [3] 。
要进一步提高模具的使用寿命，最重要的就是开发新的钢种并运用;建立全面的质量管理制度，提高职工的综合素质。
4小结
模具的多种失效方式是影响压铸模具使用寿命的因素,本文结合工厂实际情况，通过对压铸模具失效及原因分析,系统地提出了若干改进方法,进而提高模具使用寿命。本文研究的内容对提高压铸模具的寿命有一定指导作用。
参考文献
[1] 杨欲国.压铸工艺及设备[D].北京：机械工业出版社，1995.
[2 ] 赖华清.压铸工艺及模具[D].北京：机械工业出版社，2006.
[3] 李蕴林.压铸工艺分析及改进[D].武汉：华中理工大学，1993.
如何提高壓鑄模壽命 (学员自学) 压铸模由于生产周期长、投资大、制造精度高，故造价较高，因此希望模具有较高的使用寿命。但由于材料、机械加工等一系列内外因素的影响，导致模具过早失效而报废，造成极大的浪费。 压铸模失效形式主要有：尖角、拐角处开裂、劈裂、热裂纹(龟裂)、磨损、冲蚀等。造成压铸模失效的主要原因有：材料自身存在的缺陷、加工、使用、维修以及热处理的问题。 1、材料自身存在的缺陷 众所周知，压铸模的使用条件极为恶劣。以铝压铸模为例，铝的熔点为580-740℃，使用时，铝液温度控制在650-720℃。在不对模具预热的情况下压铸，型腔表面温度由室温直升至液温，型腔表面承受极大的拉应力。开模顶件时，型腔表面承受极大的压应力。数千次的压铸后，模具表面便产生龟裂等缺陷。 由此可知，压铸使用条件属急热急冷。模具材料应选用冷热疲劳抗力、断裂韧性、热稳定性高的热作模具钢。H13(4Cr5MoV1Si)是目前应用较广泛的材料，据介绍，国外80％的型腔均采用H13，现在国内仍大量使用3Cr2W8V，但3Cr2W8V工艺性能不好，导热性很差，线膨胀系数高，工作中产生很大热应力，导致模具产生龟裂甚至破裂，并且加热时易脱碳，降低模具抗磨损性能，因此属于淘汰钢种。马氏体时效钢适用于耐热裂而对耐磨性和耐蚀性要求不高的模具。钨钼等耐热合金仅限于热裂和腐蚀较严重的小型镶块，虽然这些合金即脆又有缺口敏感性，但其优点是有良好的导热性，对需要冷却而又不能设置水道的厚压铸件压铸模有良好的适应性。因此，在合理的热处理与生产管理下，H13仍具有满意的使用性能。 制造压铸模的材料，无论从哪一方面都应符合设计要求，保证压铸模在其正常的使用条件下达到设计使用寿命。因此，在投入生产之前，应对材料进行一系列检查，以防带缺陷材料造成模具早期报废和加工费用的浪费。常用检查手段有宏观腐蚀检查、金相检查、超声波检查。 (1) 宏观腐蚀检查。主要检查材料的多孔性、偏柝、龟裂、裂纹、非金属夹杂以及表面的锤裂、接缝。 (2) 金相检查。主要检查材料晶界上碳化物的偏析、分布状态、晶料度以及晶粒间夹杂等。 (3) 超声波检查。主要检查材料内部的缺陷和大小。 2、压铸模的加工、使用、维修和保养 模具设计手册中已详细介绍了压铸模设计中应注意的问题，但在确定压射速度时，最大速度应不
PVD涂层延长模具使用寿命及其解决方案 科汇从2001年在香港成立以来推广PVD技术，经过十多年的努力和发展，PVD涂层技术已处于国内领先的地位。现将PVD的发展及实际应用的例子发布。PVD (Physical Vapor Deposition)即物理气相沉积法，PVD涂层即是采用物理气相沉积方法制造的表面涂层。PVD涂层的物理特性及与之相对应的优点包括： ●硬度极高（超过Hv2000-Hv4500）：代表耐磨性极好； ●摩擦系数低（DLC =0.1）：改善拉伸五金冲压、成型的润滑问题； ●耐高温（最高达到1200℃）：不容易氧化，改善干切削和压铸成型问题； ●化学屏障/导热率低：可有效防止因高温导致硬质合金刀具的钴元素流失；改善压铸出现的热龟裂问题； ●厚度可控制在1μm以内：涂层后不影响产品的最终尺寸。 PVD涂层在模具中的应用 塑料模具 塑料模具由于要求较高，故其耐用性更加受到关注。例如所生产的塑料中带有纤维，容易磨损模具表面，或脱模时需要提高润滑的性能。PVD涂层由于其独有的润滑性及超高的硬度，可以大大改善生产过程中所遇到的上述问题。 1、铍铜模具或镶件 铍铜的特点是散热快，硬度一般可达到洛氏硬度40。散热快（比钢材快3倍）代表注塑生产周期可以缩短，产量更高。铍铜价格昂贵，比一般塑料钢材贵，所以任何的磨损、报废或修磨的成本都很高。基于硬度无法超过洛氏硬度40，所以，表面磨损是其碰到的比较严重的问题。 考虑到硬度及铍铜的特性，涂层公司特别为铍铜模具或镶件设计了一套完善的PVD涂层方案TiN-BeCu，提高了铍铜表面耐磨性，同时又不会降低其导热性高的特性。 2、精密模具或镶件 现今潮流消费性产品如数码相机、笔记本电脑、手机或PDA产品功能特别多，但外型则向娇小玲珑方向发展，故该类产品对精密度及材料的选择等方面的要求都很高。在选材方面，基于外壳的高保护性能及内部的高强度，一般采用PC+ABS+玻纤材料。而该材料对模具的磨损
压铸模具的管理以及维护保养 模具是压铸生产中三大必备因素之一，模具使用的好坏直接影响到模具的寿命，生产效率和产品的质量，关系着压铸的成本。对于压铸车间来说，模具良好的维护和保养是正常生产顺利进行的有力保障，有利于产品质量的稳定性，在很大程度上降低无形的生产成本，从而提高生产效率。根据在实际生产中遇到的问题，我们探讨一下怎么去把模具的维护保养做得更好。 首先：建立模具档案，做好准备—— （1）也就是给每一套模具在入厂时建立一套完整的使用记录，这是保证以后保养和维护的一个重要依据，每一条都要做的细致，清晰，包括每日的生产模次在内。 （2）作为一名模具管理人员，模具自入厂以后，模具每一部分的结构配件必须要详细记入模具档案里，并且要根据需要，把模具内的易损部分列出，提前准备配件，比如顶杆，型芯，等~~设立易损备件的最低库存量，从而不至于因准备不足而延误生产。因为在公司里这样的教训很多，有备才能无患。如果因为自己没有准备备件而耽误生产，对于压铸企业来说所造成的成本是很大的，时间，人力，保温炉用电（或者液化气）等都不是小数字，最主要是延误了生产，耽误了交货损失会更大！ （3）给模具在做履历卡的同时有必要在模具本身刻上永久性标记，易于分辨。这样只要不傻的人都不会造成装错模具的闹剧。 （4）如果附带有油缸抽芯器的模具，尽快给其配上快换接头，不然每次拆装模具从油缸里漏出的油所浪费的钱足够你支付好几个员工一个月的工资，你也可以用省下来的钱给员工改善一下伙食。这样也大大缩短了压铸操作工装卸模具的时间，一举几得的事。切记买一些质量好的快接头，否则适得其反。 （5）提前制定模具管理规定，对员工进行系统培训，切实的执行下去。 其次，模具在生产过程中的注意事项~提到模具的维护与保养，在很多压铸操作工的脑海里会立即闪现出一个概念，总认为那是模修工的事，和他关系不大，其实正好相反。所有模具的命运如何可以说都在压铸操作工的手里掌握着。打个比方说，你是有一部车，开了几年坏掉了，你能说都是那些个洗车的造成的吗？所以模具在使用过程中以下几点要特别注意： （1）模具冷却系统的使用。模具冷却水在正确使用的情况下不仅延长模具的使用寿命，而且提高生产效率。在实际生产中我们常常忽视了它的重要性，操作工也图省事，接来接去的太麻烦，就不去接冷却水管了，有的公司甚至在定制模具的时候为了节约成本竟然不要冷却水，从而造成了很严重的后果。模具的材料一般都是专用的模具钢通过各种处理制作出来的，再好的模具钢也都有它们使用的极限性，就比如温度。模具在使用状态下，如果模温太高，很容易就会使模芯表面早早出现龟裂纹，有的模具甚至还没有超过2000模次龟裂纹就大面积出现。甚至模具在生产中因为模具温度太高模芯都变了颜色，经过测量甚至达到四百多度，这样的温度再遇到脱模剂激冷的状态下很容易出现龟裂纹，生产的产品也容易变形，拉伤，粘模等情况出现。在使用模具冷却水的情况下可大大减少脱模剂的使用，这样操作工
压铸铝合金零件失效分析 摘要：本文结合工厂地压铸模具地实际失效情况，总结分析了压铸模地主要失效形式，系统地提出了分析压铸模具失效地方法和手段.从工程实用地角度提出了避免早期失效、提高模具寿命地方法. 压铸是一种节能、低价、高效地金属成形方式.压铸件具有尺寸精度高,表面光洁，强度和硬度高地特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产.但是在使用过程中，由于各种原因压铸模容易失效. 关键字：压铸模具失效提高寿命 1 压铸模具常见失效形式 下面结合工厂实际情况分析了压铸模具地失效形式和失效机理. 1.1 热裂 热裂是模具最常见地失效形式，如图1所示.热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产生应力松弛使裂纹停止扩展.随着循环次数地增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹,与开始形成地主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效.b5E2RGbCAP
1.2整体脆断 整体脆断是由于偶然地机械过载或热过载导致模具灾难性断裂.材料地塑韧性是与此现象相对应地最重要地力学性能.材料中有严重缺陷或操作不当，会引起整体脆断，如图2所示.P^anqFDPw 1.3侵蚀或冲刷 这是由于机械和化学腐蚀综合作用地结果，熔融铝合金高速射入型腔,造成型腔表面地机械磨蚀.同时,金属铝与模具材料生成脆性地铁铝化合物，成为热裂纹新地萌生源.此外,铝充填到裂纹之中与裂纹壁产生机械作用，并与热应力叠加，加剧裂纹尖端地拉应力，从而加快了裂纹地扩展.提高材料地高温强度和化学稳定性有利于增强材料地抗腐蚀能 力.DXDiTa9E3d 2压铸模具常见失效分析方法 为了延长模具地使用寿命，节约成本,提高生产效率，就必须研究模具地失效形式和导致模具失效地原因以及模具失效地内部机理.由于压铸模具失效地原因比较复杂，要从模具地设计、材料选择、工作状态等很多方面来进行分析.图3为压铸模具常见失效分析
无锡吉冈精密机械有限公司编号JGMD003 版本/版次A/1 文件类别 B 三级文件页码1/3页 文件名称模具寿命管理办法生效日期2013、12、20 为了确保模具的使用处于受控状态,防止已报废模具被使用,并根据模具寿命申请备用模具,使公司对模具的使用寿命进行有效的管理。 2.适用范围 适用于公司的压铸模具。 3.职责 3、1压铸模具工负责对压铸模具寿命的评估申请; 3、2开发负责对压铸模具寿命的评估及判定; 3、3压铸模具由开发工程师及项目工程师进行评估申请及判定。 4、内容: 4、1压铸模具 4、1、1在新模试产合格后移交至压铸车间时,模具工根据《模具库管理办法》建立模具履历等相关资料。在生产现场每一次归还模具时,模具工在模具履历上填写使用的相关模数,并根据《压铸模具保养规程》进行保养。当模具生产使用到寿命时,及时提交<模具寿命评估表>。压铸模具使用寿命判定如下: (1)当压铸模的总寿命达到表1的额定使用寿命规定后,若模具已严重磨损无法使用,则需要提交《模具报废申请表》进行审批; (2) 提交《模具寿命评估报告》进行评估后若仍可继续使用,使用的模具则每生产满5000模次后,需进行一次二级保养。 表1 压铸模的额定使用寿命 (万次) 模仁材质压铸合金壁厚≥2、0mm 壁厚≤2、0mm DAC55铝合金8 8 SKD61 锌合金30 30 无锡吉冈精密机械有限公司编号JGMD003 版本/版次A/1 编制审核核准 日期日期日期
文件类别 B 三级文件页码2/3页 文件名称模具寿命管理办法生效日期2013、12、20 4、2、1开发在模具移交至生产的时候,工程师或项目工程师负责提供模具履历档案信息与易 损件,包括模具设计寿命、镶针设计图面、模具水路图等资料。 4、2、2外协单位每次借用/归还模具时需采购按流程填写《固定资产调拨单》,在压铸车间 《模具进出登记表》登记,每次借出模具的生产数量、日期以及维修事项记录于模具履历表内。 4、2、3模具工对每次模具生产完毕后将生产数量记录到模具履历表中,模具生产数量已达 到设计寿命的50%以上的模具由模具工统计出来将统计结果反馈到开发与销售部门,提出计划开备用模具的申请。 4、2、4模具使用部门可以根据模具寿命统计表进行模具寿命评估申请(包括以下三种情况): a、当模具的使用寿命达到模具设计寿命的50%以上,使用部门可以提出申请对模具的状况 进行评估,并依据模具寿命标准将评估内容填入《模具寿命评估表》中、。 b、对于模具生产状况发生巨大变化时(如模具大面积龟裂或影响到质量要求),材质及氮化不 良寿命不易控制时,模具使用单位可以提前向开发部门提出申请对模具的状况进行评估,并依据模具寿命标准将评估内容填入《模具寿命评估表》中,并由开发部门组织对提前报废的模具进行分析,找出原因并制定备模改善措施。 c、模具生产数量已超过规定的寿命时,使用部门可以提出申请对模具进行评估,并填写《模 具寿命评估表》。 4、2、5评估小组由开发部门、模具使用部门、品质部门相关责任人组成,并由生产部门主导, 评估小组结合业务状况对模具进行全面、客观的评价定论出临时措施与长期措施。 4、2、6,模具超过寿命评估方案:当模具表面无龟裂且生产出的产品无裂痕或不影响质量、 品质稳定、尺寸良好,外观无缺陷时,可能会临时延长模具使用寿命; 无锡吉冈精密机械有限公司编号JGMD003 版本/版次A/1 文件类别 B 三级文件页码3/3页 文件名称模具寿命管理办法生效日期2013、12、20 编制审核核准 日期日期日期
专家视点:如何实施冲压模具的寿命管理 编者按: 随着模具工业的不断发展，模具的应用越来越广泛。目前国内大多数模具企业，模具的使用寿命还比较低，而且缺乏对模具寿命管理的理论认识和指导依据，这不仅会影响模具冲压生产的产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，增加产品的成本并降低生产效率，严重影响模具企业产品市场的竞争力。 摘要: 本文从模具寿命的概念入手，说明了模具的失效形式及原理，通过对影响模具寿命的各方面因素进行分析，提供了模具寿命管理的有效方法和可靠数据。 关键词: 模具寿命模具使用寿命模具失效模具□□□寿命管理 一、模具寿命的概念原理 模具寿命是指在保证制件品质的前提下,模具所能达到的生产次数(冲压次数、成型次数)。它包括反复刃磨和更换易损件，直至模具的主要部分更换所成形的合格制件总数。 模具使用寿命：模具已经生产的次数。模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能工作。早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经大批量生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续工作。 1.模具正常寿命 模具正常失效前，生产出的合格产品的数目，叫模具正常寿命，简称模具寿命，模具首次修复前生产出的合格产品的数目，叫首次寿命；模具一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目，叫修模寿命。模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。 2.模具失效形式及原理 模具种类繁多，工作状态差别很大，损坏部位也各异，但失效形式归纳起来大致有三种，即磨损、断裂、塑性变形。 ①.磨损失效 模具在工作时，与成形坯料接触，产生相对运动。由于表面的相对运动，接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分以下几种： a. 疲劳磨损 两接触表面相对运动时，在循环应力(机械应力与热应力)的作用下，使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。 b. 气蚀磨损和冲蚀磨损 金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象叫气蚀磨损。 液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损。 c. 磨蚀磨损 在摩擦过程中，模具表面和周围介质发生化学或电化学反应，再加上摩擦力的机械作用，引起表面材料脱落的现象叫磨蚀磨损。 在模具与工件(或坯料)相对运动中，磨损往往是以多种形式并存，并相互影响。 ②.断裂失效 模具出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失工作能力时，成为断裂失效。 断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模具材料多为中、高强度钢，断裂的形式多为脆性断裂。脆性断
模具寿命管理规定公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
1. 为了确保模具的使用处于受控状态，防止已报废模具被使用，并根据模具寿命申请备用模具，使公司对模具的使用寿命进行有效的管理。 2.适用范围 适用于公司的压铸模具。 3.职责 压铸模具工负责对压铸模具寿命的评估申请； 开发负责对压铸模具寿命的评估及判定； 压铸模具由开发工程师及项目工程师进行评估申请及判定。 4.内容： 压铸模具 4.1.1在新模试产合格后移交至压铸车间时，模具工根据《模具库管理办法》建立模具履历等相关资料。在生产现场每一次归还模具时，模具工在模具履历上填写使用的相关模数，并根据《压铸模具保养规程》进行保养。当模具生产使用到寿命时，及时提交<模具寿命评估表>。压铸模具使用寿命判定如下： （1）当压铸模的总寿命达到表1的额定使用寿命规定后，若模具已严重磨损无法使用，则需要提交《模具报废申请表》进行审批； (2) 提交《模具寿命评估报告》进行评估后若仍可继续使用，使用的模具则每生产满5000模次后，需进行一次二级保养。 表1 压铸模的额定使用寿命（万次）
4.2.1开发在模具移交至生产的时候，工程师或项目工程师负责提供模具履历档 案信息和易损件，包括模具设计寿命、镶针设计图面、模具水路图等资料。 4.2.2外协单位每次借用/归还模具时需采购按流程填写《固定资产调拨单》，在 压铸车间《模具进出登记表》登记，每次借出模具的生产数量、日期以及维修事项记录于模具履历表内。 4.2.3模具工对每次模具生产完毕后将生产数量记录到模具履历表中,模具生产 数量已达到设计寿命的50%以上的模具由模具工统计出来将统计结果反馈到开发和销售部门，提出计划开备用模具的申请。 4.2.4模具使用部门可以根据模具寿命统计表进行模具寿命评估申请（包括以下三种情况）： a.当模具的使用寿命达到模具设计寿命的50%以上,使用部门可以提出申请对模 具的状况进行评估,并依据模具寿命标准将评估内容填入《模具寿命评估表》中.。 b.对于模具生产状况发生巨大变化时（如模具大面积龟裂或影响到质量要 求），材质及氮化不良寿命不易控制时，模具使用单位可以提前向开发部门提出申请对模具的状况进行评估,并依据模具寿命标准将评估内容填入《模具寿命评估表》中，并由开发部门组织对提前报废的模具进行分析，找出原因并制定备模改善措施。 c. 模具生产数量已超过规定的寿命时,使用部门可以提出申请对模具进行评估, 并填写《模具寿命评估表》。 4.2.5评估小组由开发部门、模具使用部门、品质部门相关责任人组成,并由生产
《模具寿命与材料》试卷（A卷） 咸宁职院模具专升本自考助学班0901 一、填空（30分，1分/空） 1．根据模具工作条件，将模具钢划分为、 和三大类。 2．模具失效的基本形式有：、、。 3．表征材料的弹性、塑性、形变强化率、强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标的是。 4．影响冷作模具钢性能的决定性因素是。 5．对钢表面具有钝化作用，使钢具有抗氧化能力的合金元素是。6．碳素工具钢的力学性能主要取决于。 7．冷作模具钢的强韧化处理工艺包括、、 、和分级处理。 8．时效硬化钢塑料模的热处理工艺分两步基本工序。首先进行，第二步进行。 9．韧性不是单一的性能指标，而是和的综合表现。10．电镀工艺通常包括、和三个部分。11．碳氮共渗（软氮化）是向钢件表面同时渗入和并 以为主的化学热处理工艺。 12．评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标主要是常温下的和. 。13．热处理工艺性主要包括：、、、过热敏感性，淬火变形与开裂倾向等。 二、不定项选择（20分） 1．模具表面硬化和强化的目的是（） A.提高模具的耐磨性 B.提高模具的耐热性、耐蚀性 C.提高模具的抗咬合性和疲劳强度 D.提高模具的塑性 2．冷作模具材料必须具备适宜的工艺性能，主要包括（） A. 可锻性 B . 可切削性 C. 可磨削性 D. 热处理工艺性等 3．影响模具寿命的主要因素有（） A. 模具结构设计 B. 模具制造质量 C. 模具材料 D. 模具的使用 E. 模具热处理质量与表面强化 4．压铸模用钢3Cr2W8V采用等温退火后组织为（） A. 索氏体与碳化物 B. 莱氏体与碳化物 C. 珠光体与碳化物 D. 托氏体与碳化物 5．其它热作模具材料有（） A. 硬质合金 B. 高温合金 C. 难熔金属合金 D. 压铸模用铜合金 6．塑料模常见的失效形式有（） A. 磨损 B. 塑性变形 C. 断裂 D. 腐蚀 7．对于T7A钢，以下说法正确的是（） A. 钢中不含有硅元素 B. 属于碳素工具钢 C. 是低淬透性冷作模具钢 D. C的质量分数为0.7% 8．常用的压铸模用钢有（） A. 钨系 B. 铬系 C. 铬钼系 D. 铬钨钼系 9．改变表面化学成分的模具表面强化方法有（） A. 高频加热表面淬火 B. PVD C. 软氮化处理 D. TD法 10．目前常用的压铸金属材料主要有（） A. 锌合金 B. 铝或美合金 C. 铜合金 D. 钢铁 三、判断（正确划“√”，错误划“×”，共10分） ( )1. 钢结硬质合金是以钢为粘结相，以碳化物（主要是碳化钛、碳化钨）做硬质相，用粉末冶金方法生产的复合材料。 ( )2. 冷作模具的选材原则是：首先要满足模具的使用性能要求，同时兼顾材料的工艺性和经济型。 ( )3. 热作模具钢中合金元素的作用是强化铁素体和增加淬透性，为了防止回火脆性加入了Mn、V等元素。 ( )4. 压铸模用钢3Cr2W8V随着淬火温度的升高，钢的硬度降低，抗拉强度
1.目的 为了确保模具的使用处于受控状态，防止已报废模具被使用，并根据模具寿命申请备用模具，使公司对模具的使用寿命进行有效的管理。 2.适用范围 适用于公司的压铸模具。 3.职责 3.1压铸模具工负责对压铸模具寿命的评估申请； 3.2开发负责对压铸模具寿命的评估及判定； 3.3压铸模具由开发工程师及项目工程师进行评估申请及判定。 4.内容： 4.1压铸模具 4.1.1在新模试产合格后移交至压铸车间时，模具工根据《模具库管理办法》建立模具履历等相关资料。在生产现场每一次归还模具时，模具工在模具履历上填写使用的相关模数，并根据《压铸模具保养规程》进行保养。当模具生产使用到寿命时，及时提交<模具寿命评估表>。压铸模具使用寿命判定如下： （1）当压铸模的总寿命达到表1的额定使用寿命规定后，若模具已严重磨损无法使用，则需要提交《模具报废申请表》进行审批； (2) 提交《模具寿命评估报告》进行评估后若仍可继续使用，使用的模具则每生产满5000模次后，需进行一次二级保养。 表1 压铸模的额定使用寿命（万次）
4.2.1开发在模具移交至生产的时候，工程师或项目工程师负责提供模具履历档案信息和易损 件，包括模具设计寿命、镶针设计图面、模具水路图等资料。 4.2.2外协单位每次借用/归还模具时需采购按流程填写《固定资产调拨单》，在压铸车间《模 具进出登记表》登记，每次借出模具的生产数量、日期以及维修事项记录于模具履历表内。 4.2.3模具工对每次模具生产完毕后将生产数量记录到模具履历表中,模具生产数量已达到设 计寿命的50%以上的模具由模具工统计出来将统计结果反馈到开发和销售部门，提出计划开备用模具的申请。 4.2.4模具使用部门可以根据模具寿命统计表进行模具寿命评估申请（包括以下三种情况）： a.当模具的使用寿命达到模具设计寿命的50%以上,使用部门可以提出申请对模具的状况进 行评估,并依据模具寿命标准将评估内容填入《模具寿命评估表》中.。 b.对于模具生产状况发生巨大变化时（如模具大面积龟裂或影响到质量要求），材质及氮 化不良寿命不易控制时，模具使用单位可以提前向开发部门提出申请对模具的状况进行评估,并依据模具寿命标准将评估内容填入《模具寿命评估表》中，并由开发部门组织对提前报废的模具进行分析，找出原因并制定备模改善措施。 c. 模具生产数量已超过规定的寿命时,使用部门可以提出申请对模具进行评估,并填写《模具 寿命评估表》。 4.2.5评估小组由开发部门、模具使用部门、品质部门相关责任人组成,并由生产部门主导，评 估小组结合业务状况对模具进行全面、客观的评价定论出临时措施和长期措施。 4.2.6，模具超过寿命评估方案：当模具表面无龟裂且生产出的产品无裂痕或不影响质量、 品质稳定、尺寸良好，外观无缺陷时，可能会临时延长模具使用寿命；
表面处理技术延长模具使用寿命当前，我们需要了解非常多的有关塑料制模和如何你制作或运行的高价值的模具上得到最佳性能。这个指南用于提供重要的技巧和有关模具涂层的信息。在阅读之后，你应该什么涂层将帮助你获得你和你的客户期望的生产水平。毕竟，这些模具是一种投资，而且为了制模产品的寿命，它们需要被保护。 涂层的关键作用 在向你介绍当今市场上范围广泛的涂层之前，注意涂层在有效的预防性维护（PM）程序方面所扮演的角色是非常重要的。 PM真正是保护你的模具、你的投资的关键。为什么？因为它节约时间和资金。一旦你投资于模具涂层以提高模具性能，于是PM程序通常是确保你得到最大利润的一个好主意。这两步在任何一个工厂内都是明确的。 记住，没有涂层能永久保持，而用一个涂层磨损的模具生产达不到标准的零件决不能赢得客户并保持盈利。PM 可能是你能使用的最经济的策略。关键是要教会你的员工有关模具的涂层是如何在生产过程中磨损的。每种涂层都是不同的，所以让员工了解如何断定涂层何时表现出退化是有好处的，尤其是诸如浇口和流道等高磨损区域。 例如，浇口内和浇口周围区域粘有硬铬镀层的磨损是你的模具需要服务的第一个信号。你如何能断定有磨损呢？铬镀层大约比钢材基体硬HRC 20度，所以钢材暴露将比它周围的涂层表面磨损得更快，引起表面上轻微的或明显的棱边或“台阶”。 相反地，镍几乎将是均匀地磨损，产生一种“羽状”效应，使其更难于辨别磨损。一种更可识别的区别将是颜色，因为当镍涂层磨损时，它在钢件上生成一种阴影或晕圈效应。与看起来略微失去光泽的镍涂层相比，钢件也将具有一种更银亮的外观。 通过PM程序的一个极其重要的特征，这种知识使得模具在涂层磨损之前就去维护。错过重要的磨损信号意味着更高得维修成本和额外的抛光费用。 镍硼氮化物被一致地沉积并被用于有特别需要的场合。它还具有耐蚀的作用，而且能达
冲压模具间隙对模具寿 命的影响 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
冲压模具间隙对模具寿命的影响 【摘要】利用一轴对称冲裁模形，研究了冲裁变形过程和的各个阶段，间隙变化对冲裁力的影响规以及在不同的间隙条件下，凸模的预期磨损使用寿命的计算方法。 关键词：模具；冲压；影响 【Abstract】Basedon as ymmetry blanking model，it interprets the blankingprocess andits deforma-．Discussing val'ioll2 clearance leads tothetrend ofpunchforce．Mlast by the meQll,$oftool weal"c口20配一the life ofpunchfor normoluse beforesharpening to restore its ongincashape． Key words：Die；Stamping；Influence 1引言 当前由于产品变化更新较快，同时，大部分技术人员为了保证模具的寿命对模具的选材尽量沿着高端走，模具寿命的问题在冲压类模具企业没有显得特别突出，因而模具寿命在许多冲压类模具企业并没有受到太大的重视。对于产品批量要求大、模具寿命要求长时，大多生产商为了保证其正常生产节奏，要么采用快换凸模的模具结构形式，要么干脆备用—套模具。 由于对模具没有合理的寿命估算，模具的成本在这个生产过程中就显得特别高。影响模具寿命的因素有很多，模具材料、模具润滑形式、板材性能、零件表面粗糙度、模具材料热处理工艺、模具几何形状、冲裁间隙都是不可忽略的因
压铸模具失效形式和提高寿命的方法 压铸是一种节能、低价、高效的金属成形方式。压铸件具有尺寸精度高，表面光洁，强度和硬度高的特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产。但是在使用过程中，由于各种原因压铸模容易失效。 1 压铸模具常见失效形式 下面结合工厂实际情况分析了压铸模具的失效形式和失效机理。 1.1热裂 热裂是模具最常见的失效形式，如图1所示。热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产生应力松弛使裂纹停止扩展。随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效。 1.2整体脆断 整体脆断是由于偶然的机械过载或热过载导致模具灾难性断裂。材料的塑韧性是与此现象相对应的最重要的力学性能。材料中有严重缺陷或操作不当,会引起整体脆断，如图2所示。 1.3侵蚀或冲刷 这是由于机械和化学腐蚀综合作用的结果,熔融铝合金高速射入型腔,造成型腔表面的机械磨蚀。同时,金属铝与模具材料生成脆性的铁铝化合物,成为热裂纹新的萌生源。此外,铝充填到裂纹之中与裂纹壁产生机械作用,并与热应力叠加,加剧裂纹尖端的拉应力,从而加快了裂纹的扩展。提高材料的高温强度和化学稳定性有利于增强材料的抗腐蚀能力。 2 压铸模具常见失效分析方法 为了延长模具的使用寿命,节约成本,提高生产效率,就必须研究模具的失效形式和导致模具失效的原因以及模具失效的内部机理。由于压铸模具失效的原因比较复杂,要从模具的设计、材料选择、工作状态等很多方面来进行分析。图3为压铸模具常见失效分析图。 图3 压铸模具常见失效分析方法
压铸模具材料的选用及其对模具寿命的影响研究 高建军 （闽南理工学院 福建· 石狮362700） 【摘要】本文介绍了压铸模具材料失效的主要原因，并对锌合金压铸模具用钢、铝合金压铸模具用钢、 黑色金属压铸模具用钢的性能要求和常用钢种进行了寿命分析。 【关键词】压铸模模具钢 寿命 【中图分类号】TG305 【文献标识码】A 【文章编号】1009－8534（2012）05－0080－05 前言 压铸是近代金属压力加工工艺中发展较快的一种高效率、少无切削的金属成形精密铸造方法，它已广泛应用在国民经济的各行各业中，除用于汽车和摩托车、仪表、工业电器外，还广泛应用于家用电器、农机、无线电、通信、机床、运输、造船、照相机、钟表、计算机、纺织器械等行业［1］。模具材料作为承载模具设计、热处理的主体和制造方面的主要对象。它在模具工业起着重要的作用，对模具制造工艺的难易程度、模具热处理工艺的是否得当、模具寿命能否长久起到主导性作用。 1压铸模具材料的性能要求 1．1压铸模失效的主要原因［2，3］1）热疲劳 热疲劳是由于压铸过程中模具反复经受激冷、激热所造成的热应力，导致逐渐产生裂纹，其形貌多数呈网状，又称龟裂，也有呈放射状。这些在模具表面浅层中的微裂纹，一般可以修复。如果热疲劳裂纹深入基体内部，修模会导致模具尺寸超差，或者由于压铸过程中的机械应力或热冲击，热疲劳裂纹则扩展成宏观裂纹，致使模具失效。 2）严重脆性开裂 压铸模脆性开裂是先形成宏观大裂纹，很快扩展，导致脆性开裂而失效。引起的原因很多，诸如压 铸操作不当引起的机械过载、热冲击，加工质量不佳，削弱了模具承载能力，模具设计不合理产生应力集中等等，而模具材料的韧性不足则是脆性开裂的内因。 3）侵蚀（腐蚀） 压铸过程中，通过压力将熔融金属注入压铸模具型腔。在某些情况下，会产生熔融金属与模具之间的反应，导致模具材料被溶解，实质是侵蚀和腐蚀的结合。其主要影响因素为：铸造合金的温度与成分、模具设计与表面处理等。 4）塌陷 塌陷指压铸过程中模具的下陷或其分型面处的压塌。这是由于模具材料的热强度太低造成的。压铸温度越高，发生塌陷的可能性越大。 1．2压铸模具材料的性能要求［1，4］ 压铸模的使用寿命与压铸模的材质密切相关。压铸模零部件主要分为与金属液接触的零部件、滑动配合零部件和模架结构零件。压铸模型腔与浇道等部件在金属的压力铸造生产过程中，直接与高温、高压、高速的金属液相接触。一方面受到金属液的直接冲刷、磨损、高温氧化和各种腐蚀；另一方面由于生产的高效率，模具温度的升高和降低非常剧烈，并形成周期性的变化。因此，压铸模用钢要求有较高的热疲劳抗力，导热性及良好的耐磨性、耐蚀性和高温 *[收稿日期]2012－07－24 ［作者简介］高建军（1979－），男，福建泉州人，工程硕士，主要研究方向：模具、数控。 第15卷·第5期 2012年5月 宿州教育学院学报Journal of Suzhou Education Institute Vol .15，No.5May .2012 80
关于模具使用寿命及失效问题分析 发表时间：2017-06-20T10:53:40.267Z 来源：《基层建设》2017年5期作者：林娅丹 [导读] 摘要：在现代工业社会中，冷冲压模具生产方式是一种倍受青睐的现代工业品的加工方式，它的使用寿命直接影响着现代工业生产的效能与效率。 台州市黄岩西诺模具有限公司浙江台州 318020 摘要：在现代工业社会中，冷冲压模具生产方式是一种倍受青睐的现代工业品的加工方式，它的使用寿命直接影响着现代工业生产的效能与效率，它已是现代工业生产中的关键一环，因而它的使用寿命的提高也成为众多企业和专家学者研究课题。 关键词：模具使用寿命；失效问题；措施 模具被人们称为工业之父，由于现代工业的自动化程度越来越高，模具的使用范围也越广泛，可在我国的较多中小企业中，其寿命还很低，仅相当于国外同行业的1/3到1/5。模具的寿命低，不但会降低产品质量，更会产生浪费模具材料、增加加工工时等严重的后果，使产品的成本居高不下并严重影响生产效率。 1模具结构丧失功能的原因分析 模具制品主要应用于工业生产，但时常会出现各类异常操作，进而导致模具结构定型功能的丧失，由此白白消耗大批的劳动工时，制约了生产效率的提升。在此重点阐释模具制品失效的常见原因及常见的失效类型。模具制品有多种失效模式，其中冷热型模具在使用过程造成功能丧失的几种主要表现是：在实际使用过程中模具结构产生塑性形变；模具工件内腔的摩擦损耗；模具材质疲劳；模具结构开裂。 1.1模具结构产生塑性形变 模具结构所产生的塑性形变就是指其所承受的负载大小超出了依照其本身结构特点所设定的屈服强度指标并由此引发的模具结构形态改变，比如模具发生胎腔内陷、孔眼增大、棱角边缘坍落以及凸型模转变成镦粗型结构、竖向发生弯曲情况等。特别是热加工型模具制品，它的有效工作表观层和高温型材料相接触产生摩擦及挤压过程，导致胎腔表观层温度一般都远远超出热加工模具钢材质的回火状态温度，胎腔内表面因为受热变软而被挤陷或挤成堆状。冷镦型模具主要采用具有弱淬透性能的钢材，模具工件经过淬火预热之后，通过里孔实施喷水降温作业从而形成硬型保护层。在模具工件使用过程中，倘若其受到的冷镦应力太强，其硬型表层下部的内壁耐压屈服性能不强，此时模具体内腔即被压坍。模具工质的本身屈服能力通常随着碳元素的组分浓度随着某类合金成分的增大而上升，在硬度性能一样的状态下，不同组分含量的钢材质具备的抗压能力不一样，当钢体硬度指标为64HRC时，下面4类钢质的耐屈服能力从小到大的排列顺序是：5CrNiW＜Cr6WV＜Cr12＜W18Cr4V。 1.2磨损型模具功能丧失 模具功能的磨损型失效主要表现如下：1）刃口变得钝化；2）棱角凸起因为磨平而变得圆滑；3）平面由于长期磨损而出现凹陷区域；4）表观层沟壑纵横；5）由于操作摩擦环节中，部分坯料体的金属杂质依附于模具结构的工作表面，造成薄型粘膜脱落；6）使用凸型模具时，润滑制剂燃烧之后转变成高压型气体，对凸型模表观层实施大幅度的冲刷过程，造成气体侵蚀现象发生。进行冷态冲压时，倘若其负载不重，其此时的磨损过程重点为氧化过程，并且其磨损过程亦可视为某类情形的啮合式磨损过程；在其刃口部位变得钝化或是冲压型负载很重时，啮合型磨损的状态必显得程度很重，从而让磨损过程加快。模具材料的抗磨性能不只决定于它的本身硬度，更决定于其中所含碳化物的品质、浓度、布局及总量。在模具制品本体所用的材料当中，现阶段高速型钢及高铬型钢的抗磨性能较强。然而这两类钢的组成成分中含有较高浓度的碳化物，如果存在偏析或者大粒径的碳化物，此类碳化物极易出现与本体相剥离进而脱落的现象，而且由此可引发磨粒型磨损情况的产生，由此导致磨损过程加速。和轻度冷加工模具材质（薄板型冲裁、拉伸处置、弯曲整形等）的冲击过程相比较，其载荷程度不重，基本是处于静型磨损状态。在静型磨损状态下，模具材料的含碳浓度高，抗磨性能强。在冲击型磨损状态下（必如冷镦型、冷态挤压型、热态锻打加工过程等），模具材料组成中过高的碳化物含量不利于增强它的抗磨性能，反之却可能造成冲击型磨粒式磨损，而减弱它的抗磨性能。 2模具失效的表现形式 2.1不合理的结构设计引起失效 不合理的结构设计主要包括尖锐转角和过大的截面变化，而且是造成模具早期失效的主要原因。尖锐转角使得模具应力高于平均应力10倍以上，过大的截面变化则造成应力集中。并且在模具的热处理淬火作业中，尖锐转角会引起残余拉应力，进而缩短模具寿命。实际应用中的预防措施为：保持凸模各部过渡的平缓圆滑，尽可能的避免任何刀痕，否则会引起强烈的应力集中。同时其直径与长度应符合相关要求。 2.2模具材质差引起失效 1）夹杂物过多引起失效。模具内部产生裂纹的主要原因是钢中的夹杂物，例如脆性氧化物和硅酸盐等夹杂物。它们在热压力加工中不会产生塑性变形，只会引起脆性的破裂而形成微裂纹。2）表面脱碳引起失效。热压力加工和退火时，由于加热温度过高以及保温时间过长，导致模具表面的钢材料脱碳。脱碳的钢材经过机械加工后，外部仍有可能残留脱碳层，模具内外层组织结构出现差异，造成导致淬火时组织转变不一致，最终产生裂纹。 3提高冷冲压模具使用寿命的主要措施 3.1冷冲模合理使用与保养 为了使模具能够正常生产，提高冲压件的质量，降低成本，延长模具的使用寿命，所以我们应该使用模具并合理维护它。这就要求我们在使用的过程中除了调整底部模具外，还需要注意冲模的深度。当模具安装在正确的安装方法，最后在模具被纠正弯曲，冷挤压，塑料这些过程，而且还应及时观察和打磨，抛光模具的边缘。如果长期使用模具，模具应密封，并妥善保管，以防止在使用过程中的问题后。在使用模具时，操作者应对模具的结构和性能做好，并应将多年的操作方法。还要检查设备是否正常。在使用模具时，操作人员应按照操作规程操作模具，还要检查模具的工作状态，一旦发生异常，立即进行维修。使用模具后，操作人员应按照正确的程序进行模具的拆卸和清洗，而模具必须及时防止生锈。 3.2模具结构优化设计 根据不同的模具结构，采用合理的导向方式，提高模具的使用寿命。模具结构参数的优化：结构参数的选择直接影响模具寿命。如冲
浅谈铝合金压铸模具失效的原因与寿命的关系 【摘要】本文对三套铝合金过流继器底座压铸模具使用寿命与模具工况条件、结构、材质等进行分析，对失效样品出现的脆断和热机疲劳、使用寿命与材料性质之间关系进行了探讨。结果表明:(1)铝合金压铸模具失效和寿命与材质密切相关，用3CrZWS模具钢回火HRC43-48 并经氮化的使用寿命较高;(2)热机应力大, 材料抗力不足是压铸模产生疲劳、脆断的主要原因;(3)严格控制工艺和加强产品质量管理是生产、使用部门减少失效损失，提高使用寿命的重要环节。 【关键词】使用和失效情况；原因分析 0.前言 压铸模具是在高温高压下液体金属的反复冲击及热腐蚀条件下工作的模具。由于这类模具通常制造费用高，周期长，模具使用寿命短、过早失效的间题严重影响着压铸产品的质量和生产的正常进行。下面我们对三套失效的过流继电器底座铝合金压铸模具样品，从其工作条件、失效部位结构、材料组织、性能、工艺等方面与使用寿命进行对应分析，并在宏、微观分析基础上探讨该类模具失效的原因和预防过早失效的可能途径。 1.压铸模具的使用和失效情况 1.1模具使用条件 过流继电器底座产品是属于中型铝合金压铸件，模具型腔尺寸约为230×140(毫米)，模具外型尺寸约为300又30(毫米)。由于产品结构要求，模具型腔内有十多处孔、销钉、沟槽等形状较为复杂。压铸设备为J1125(也称250T )和J1140(也称400T)，铝合金压铸温度为60℃左右, 模具外套用玲却水管冷却模具。 所采用的压铸模具材料为3Cr2W8。规定的热处理工艺为1050-1100℃油淬火,经580℃-62℃二次回火，要求HRC4-48，而后经气体氮化570℃7-10小时。实际生产中由于条件限制未能严格按此工艺执行。 1.2模具的失效情况 从生产中选出三套失效的压铸模具样品共 6 件，使用周期有几年时间的、也有几个月时间的，分别代表了该套模具失效部位和裂纹萌生源区。 2.压铸模失效原因分析 压铸模具失效主要有三种形式： ①热疲劳龟裂损坏失效；②碎裂失效；③溶蚀失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未与压铸生产同步、铸件材料的种类及成分Fe的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型等等）。也有内因（例模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、模具结构设计的合理性、浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应力、模具的热处理工艺、包括各种配合精度和光洁度要求等）。模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。 ①模具热疲劳龟裂失效压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。为此，一方面压铸起始时模
压铸模具设计中的注意 压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。反之，模具设计不合理，例一铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。刚开始时已讲过，金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上激冷激热的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命有很大影响。模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的废品数）。 实际生产中，模具失效主要有三种形式： ①热疲劳龟裂损坏失效；
②碎裂失效； ③溶蚀失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未与压铸生产同步、铸件材料的种类及成分Fe的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型等等）。也有内因（例模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、模具结构设计的合理性、浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应力、模具的热处理工艺、包括各种配合精度和光洁度要求等）。模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。 ①模具热疲劳龟裂失效压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 ②碎裂失效在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是