模具的失效及使用寿命

模具寿命: 模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数。

模具失效形式归纳起来主要有三种:磨损、断裂、塑性变形磨损:由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象。

模具在服役时，与成形坯料接触，产生相对运动，造成磨损。

磨损失效:当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役。

按磨损机理可分为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损磨粒磨损:外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。

工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。

磨粒硬度Hm与模具材料的硬度H0之间的相对值对磨损影响：当Hm < H0时，I区，模具产生轻微磨损，磨损率小，曲线上升平缓。

当Hm = H0时，Ⅱ区，为磨损软化状态，磨损率急剧增加，曲线上升很徒。

当Hm>H0时，Ⅲ区，为严重磨损状态，磨损量较大，曲线趋平。

影响磨粒磨损的因素：1．磨粒的大小和形状2．磨粒硬度Hm与模具材料硬度H03．模具与工件表面压力4．磨粒尺寸与工件厚度的相对比值提高耐磨粒磨损的措施：1．提高模具材料的硬度2．进行表面耐磨处理3．采用防护措施对模具表面进行耐磨处理的具体方法有:1 、表面淬火(感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光加热表面淬火)2 、渗碳3 、渗氮4 、氰化(碳氮共渗)粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。

粘着磨损分类：1、轻微粘着磨损：当粘结点的强度低于模具与工件的强度时2、严重粘着磨损：当粘结点的强度高于模具与工件其中之一的材料强度时（涂抹、擦伤、胶合）磨损程度排序: 轻微粘着磨损＜涂抹＜擦伤＜胶合涂抹；粘结点的剪切发生在较软金属表面层上部,当粘结点强度高于较软金属的强度时擦伤：当粘结点的强度高于两金属材料的强度时，剪切发生在较软金属表层较下的部分，有时剪切也发生在硬金属的浅表层内胶合：当粘结点强度比两金属强度高得多且粘结点面积较大时影响粘着磨损的因素：1.表面压力2.材料性质3.材料硬度提高耐粘着磨损性能的措施：1.合理选用模具材料2、合理选用润滑剂和添加剂3、采用表面处理疲劳磨损:两接触表面相互运动时，在循环应力(机械应力与热应力)的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象。

模具在制造过程中可能会产生某些缺陷，或者在服役过程中逐渐出现了某些缺陷，如微裂纹、轻度磨损、变形等等，在此状况下模具虽有隐患但仍能继续工作，这种虽有缺陷但未丧失服役能力的状态称为模具的损伤。

模具因某种原因损坏，或者模具损伤积累至一定程度导致模具损坏，无法继续服役，称为模具的失效。

在生产中，凡模具的主要工作部件损坏，不能继续冲压出合格的工件时，即认为模具失效。

冲压模具的失效形式一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳与腐蚀等等。

模具的失效按照发生时间的早晚，大致可分为两类：正常失效和早期失效。

模具经过大量的生产使用，因摩擦而自然磨损或缓慢地产生塑性变形与疲劳裂纹，达到正常使用寿命之后失效是属于正常的现象，为正常失效。

模具未达到设计使用规定的期限，既产生崩刃、碎裂、折断等早期破坏；或因严重的局部磨损和塑性变形而无法继续服役，为早期失效。

对于早期失效的模具，必须查找其产生的原因，努力采取补救的措施。

11.1.1 冲压模具的工作条件与失效形式一.冲裁模的工作条件与失效形式1. 冲裁模的工作条件冲裁模具主要用于各种板料的冲切。

从冲裁工艺分析中我们已经得知，板料的冲裁过程可以分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和剪裂阶段 ( 见图2.1.3) 。

在弹性变形阶段，当凸模对板料施加压力时，由于凸模和凹模之间存在间隙，受力部位不在同一垂线上，图2.1.1 所示力臂为 l 。

板料会在弯矩 M 的作用下产生翘曲，与凸模端面的中心部分脱离接触，。

这时板料只和模具的凸、凹模刃口部分相接触，压力集中于刃口附近。

在冲裁过程中，由于板料的弯曲，模具的受力主要集中于刃口附近的狭小区域。

凸、凹模刃口区域不仅位于最大端面压应力和最大侧面压应力的交聚处，而且也处于最大端面摩擦力和最大侧面摩擦力的交汇处，工作时刃口承受着剧烈的压应力和摩擦力作用。

2. 冲裁模的主要失效形式模具刃口所受作用力的大小和板料的力学性能、厚度等因素有关。

考虑到板料厚度对模具冲裁负荷的影响，通常可以将冲裁按板料的厚度分为薄板冲裁(t ≤ 1.5mm) 和厚板冲裁(t ＞ 1.5mm) 。

模具失效及解决方法实例一、引言模具是工业生产中必不可少的工具，它能够成型出各种形状和尺寸的产品。

然而，模具在使用过程中会受到各种因素的影响，导致失效。

模具失效不仅会影响生产效率，增加生产成本，还会影响产品的质量。

因此，了解模具失效的原因和解决方法非常重要。

本文将介绍模具失效的类型、原因以及一些常见的解决方法实例。

二、模具失效类型1. 磨损：模具在使用过程中，其工作表面会与材料不断接触，导致工作表面磨损。

2. 腐蚀：模具受到化学或电化学作用，导致腐蚀损坏。

3. 塑性变形：材料在模具内塑性变形，导致模具变形。

4. 热疲劳：模具在工作过程中频繁冷热交替，导致热疲劳损坏。

5. 裂纹扩展：由于制造、使用过程中产生的裂纹在交变应力作用下扩展导致破坏。

三、模具失效原因1. 操作不当：如超负荷生产、材料硬度过高、材料中有杂质等都会导致模具过早磨损或腐蚀。

2. 维护不当：润滑不足、冷却系统不良等都会导致模具过热或腐蚀。

3. 材料问题：模具材料的选择不当，如硬度、耐腐蚀性、耐磨性等都会影响模具的使用寿命。

4. 制造问题：制造过程中的缺陷，如铸造缺陷、热处理不当等都会导致模具产生裂纹或塑性变形。

四、解决方法实例1. 磨损修复：对于磨损的模具，可以采用堆焊、喷涂等方法进行修复。

例如，对于磨损的凸轮表面，可以采用堆焊的方式进行修复，选择耐磨性好、焊前流动性好的合金堆焊焊条。

在修复过程中，需要注意控制热输入，避免热影响扩大。

同时，对于一些磨损严重的模具，还可以采用喷涂的方法进行修复，选择耐磨性好、耐腐蚀的涂层材料，如金属陶瓷、镍基涂层等。

2. 腐蚀防护：对于腐蚀的模具，可以采用镀层、表面处理等方法进行防护。

例如，对于受腐蚀的模具钢表面，可以采用镀铬或镀锌等防腐方法进行防护。

此外，还可以采用表面处理的方法提高模具表面的抗腐蚀性能，如采用氧化处理、磷化处理等。

3. 温度控制：对于塑性变形的模具，可以通过调整生产工艺、选择合适的材料等方法来降低模具工作时的温度。

一、术语模具的失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。

P10模具的寿命：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品件数，称为模具的使用寿命，简称模具寿命。

P9磨损失效：由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象称为磨损。

P17粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘结的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象称为粘着磨损。

P19疲劳磨损：两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损或麻点磨损。

P21 断裂失效：模具在工作中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象称为断裂失效。

P23二、基本概念1、寿命与失效的关系是什么寿命由失效界定2、什么是模具正常寿命？P11模具正常失效前生产的合格产品的数目称为模具正常寿命，简称模具寿命S 。

3、什么是正常失效，非正常失效？P11模具经大量的生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役时，称为模具的正常失效。

由于工作条件的变化、操作者的使用水平、管理者的失误等原因造成的某些损伤，也会导致模具的失效，称为模具的非正常失效。

4、影响粘着磨损的主要因素有哪些？P20材料性质、材料硬度、模具与工件表面压力、滑动摩擦速度。

5、影响疲劳磨损的主要因素有哪些？P21材料的冶金质量、材料的硬度、表面粗糙度。

6、什么是腐蚀磨损？腐蚀磨损主要有哪两类？P22在摩擦过程中，模具表面与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，引起表层材料脱落的现象叫腐蚀磨损。

腐蚀磨损主要有氧化磨损、特殊介质磨损。

7、？8、什么是变形失效？变形失效主要有哪两类？P23材料受外力的作用就会产生变形。

当变形量超过了模具的精度要求，成型的工件成为次品或废品时会造成模具失效。

变形失效主要有过量弹性失效和塑性变形失效。

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。

现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相关数据。

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。

模具的失效及使用寿命引言模具是工业生产中常见的重要工具，用于制造各种零件和产品。

然而，由于长时间的使用和外界环境的影响，模具会发生失效，并且其使用寿命也会受到一定的限制。

本文将探讨模具的失效原因和如何延长其使用寿命。

模具失效原因模具失效是指模具无法正常工作或无法满足生产需求的状态。

模具的失效原因可以分为以下几种：模具常常需要与材料接触，在长时间使用过程中，模具表面不可避免地会发生磨损。

磨损会导致模具尺寸偏差增大，使得制造的产品不符合要求。

疲劳疲劳是指模具在循环工作中受到反复加载引起的损伤。

长时间的循环工作会导致模具材料发生变形、龟裂甚至断裂，使得模具无法正常工作。

锈蚀模具在储存或使用过程中会与空气中的氧气与湿度接触，导致模具表面产生氧化反应，形成锈蚀。

锈蚀会导致模具表面粗糙，增加摩擦力并降低模具寿命。

模具在使用过程中，可能会遇到工件材料的结疤、套筒材料的残留物等堵塞问题。

堵塞会导致模具无法正常排出产品，影响生产效率。

温度模具在工作时会受到温度的影响。

温度过高会导致模具热胀冷缩不均匀，引起变形；温度过低会导致模具变脆，容易破裂。

延长模具使用寿命的方法虽然模具的失效是不可避免的，但可以采取一些措施来延长模具的使用寿命。

以下是几种常见的方法：定期保养定期保养是延长模具使用寿命的重要措施之一。

保养包括清洁模具、润滑模具以及进行各种维护工作。

定期保养可以有效减少磨损和锈蚀，延缓模具的失效。

控制模具工作环境模具的使用寿命与工作环境密切相关。

控制模具工作环境的温度、湿度和清洁度可以减少模具的疲劳和锈蚀，延长使用寿命。

使用合适材料选择合适的模具材料可以提高模具的抗磨损性能和抗疲劳性能。

同时，合适的材料还可以降低模具的摩擦力，减少磨损和温度影响。

加强培训和操作规范加强员工的培训和操作规范可以减少误操作，降低模具遭受损坏的风险。

培训员工正确使用模具和注意模具的保养，可以延长模具的使用寿命。

定期更换模具部件模具的部件往往是容易受损的部分，定期更换易损部件可以减少磨损的影响，并延长模具的使用寿命。

模具的失效形式模具性能的优劣，最直接的判断依据是其使用寿命的高低。

同时，模具的性能优劣，也必然反应在模具的失效形式和失效特点上。

为了分析各类模具对模具堆焊材料的性能要求，合理选择堆焊材料，应进行各类模具的失效分析，找出其失效规律。

1. 热作模具的失效形式热作模具的失效形式主要有断裂（包括整体开裂，局部断裂及机械疲劳裂纹等）、变形、热疲劳龟裂、热磨损、热熔损等５种。

一般热作模具以断裂失效时模具寿命较低，被视为模具的早期失效形式。

这种失效形式在技术上被视为不能允许的非正常失效形式，这主要是模具钢种选择不当或热处理工艺不合理造成的。

具有较长模具寿命的磨损失效、变形失效及热疲劳失效一般可视为模具的正常失效。

随着模具技术的不断发展，各类热作模具的失效形式不断由非正常失效形式向正常失效形式转化。

而模具堆焊技术人员的任务就是在研究各类模具的失效规律的基础上研究性能优良的堆焊材料，匹配相应的堆焊工艺，在减小模具的早期失效提高使用寿命的情况下，尽量提高模具堆焊效率。

模具的失效形式反映出材料的不同性能。

对于热作模具，则突出显示出模具对材料在高温条件下的性能要求。

断裂失效：出现的根本原因有二点：(1)模具的承载应力在整体范围或局部位置超过材料的高温断裂强度；(2)模具承受的瞬时冲击载荷超过材料的高温韧度指标。

堆塌失效：堆塌失效的原因是：(1)材料的低于模具的承载应力水平，塑变累积所致。

(2)材料的热稳定性不能适应长时间工作的高温条件。

热疲劳失效：热疲劳失效主要由材料的高温屈服强度决定，也与材料的高温冲击韧性和热稳定性有关。

即材料越难变形，韧性越高热疲劳抗力越好。

热磨损失效：对于大多数热作模具钢，提高材料的高温屈服强度、热稳定性及抗氧化能力均可提高热磨损抗力。

但是，不同材料的热磨损抗力更多地与材料的组织结构，尤其是材料内部碳化物的类型有关。

热熔损失效：热熔损失效与不同温度及应力下模具材料与铸液的化学亲和力有直接关系。

2. 冷作模具的失效形状冷作模具常见的失效形式有：刃口崩裂、刃口啃掉、刃口开裂；模具整体开裂，局部断裂；刃口磨损、塌陷；拉延筋面坎子与粘附；模口Ｒ的磨损；拐角处出现凹槽；托卸料板的变形与开裂等。