模具失效

模具提前失效的几个主要原因
1）模具主要工作零件的材料的问题，选材不当。

材料性能不良，不耐磨；模具钢未经精炼，具有大量的冶炼缺陷；凸凹模，锻坯改锻工艺不完善，遗存有热处理隐患。

2）模具结构设计问题，冲模结构不合理。

细长凸模没有设计加固装置，出料口不畅出现堆集，卸料力过大使凸模承受交变载荷加剧等。

3)制模工艺不完善，主要表现在凸、凹模锻坯内在质量差，热处理技术及工艺有问题，造成凸、凹模淬不透，有软点及硬度不均。

有时产生微裂纹、甚至开裂，研磨抛光不到位，表面粗糙度值过大。

4)无润滑或有润滑但效果不佳
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金属成形，模具是在高温下承受交变应力和冲击力，工作成形温度往往较高，模具还要经受高温氧化及烧损，在强烈的水冷条件下经受冷热变化引起的热冲击作用。

热作模具作为金属热加工的成形工具，被广泛应用于各类压铸模、挤压模、热压模和锻模中。

它的工作特点是：在一定的负荷下，使炽热的固体金属材料产生一定的塑料变形，或者使高温的液体金属压铸成形，或者使热的非金属注塑成形。

模具失效的三种形式，铝压铸，重力铸造
1. 热疲劳龟裂损坏失效
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
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很危险的因素。

为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。

另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和断裂韧性均好。

3. 溶蚀失效
熔融失效前面已讲过，常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有纯铝压铸的，Zn、A l、Mg是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是Al易咬模。

当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。

模具失效分析实验报告1. 实验目的本实验旨在通过模具失效分析，探究模具失效原因，提升模具寿命和生产效率。

2. 实验原理模具失效是指模具在使用过程中发生的各种故障和损坏现象，主要包括磨损、断裂、变形等。

模具失效的原因多种多样，常见的包括材料质量、设计缺陷、使用条件等方面。

本实验采用模具失效分析技术，通过观察和测试，对失效模具进行分析，确定失效原因，并提供相应的改进措施。

3. 实验步骤3.1 模具选取与准备从生产线上选取三个出现失效的模具作为实验样本，确保这些模具具有代表性。

3.2 外观检查对选取的模具进行外观检查，观察是否有明显的表面磨损、裂纹、变形等现象，并记录下来。

3.3 尺寸测量使用测量仪器对模具的关键尺寸进行测量，并与设计要求进行比对，记录下偏差值。

3.4 材料分析通过对模具材料进行化学成分分析和显微结构观察，判断是否存在材料质量问题，并记录下分析结果。

3.5 应力分析利用有限元软件对模具进行应力分析，分析模具在使用过程中的受力情况，并找出可能存在的应力集中区域。

3.6 用户反馈分析与模具使用人员进行交流，了解他们对模具失效的主观评价和使用情况，寻找可能的改进方向。

3.7 综合分析将以上各项分析结果综合起来，对模具失效原因进行初步判定，并提出相应的改进建议。

4. 实验结果与讨论通过上述实验步骤，得到了以下模具失效分析结果：- 模具外观检查发现，样本1有较严重的表面磨损和裂纹，而样本2和样本3则表现较好。

- 尺寸测量结果显示，样本1存在较大的尺寸偏差，而样本2和样本3与设计要求基本一致。

- 材料分析结果表明，样本1的材料成分出现异常，可能质量存在问题。

- 应力分析显示，样本1的应力分布不均匀，存在较大的应力集中区域。

- 用户反馈分析发现，样本1的使用寿命明显较短，存在易损部件设计不合理的问题。

综合以上分析结果，初步判定样本1的失效原因是由于材料质量问题和设计缺陷导致的。

为提升模具寿命和生产效率，建议采取以下改进措施：- 对模具材料进行检测和筛选，确保材料质量稳定。

1.1模具的相关定义、模具寿命的基本概念模具：其是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。

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加工的产品的件数。

制件报废：模具生产出的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用。

模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程。

模具损伤：模具在使用过程中，出席那尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态。

模具失效：模具收到损坏，不能通过修复而继续服役。

早期失效：模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时。

正常失效：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。

模具正常寿命：模具正常失效前生产出的合格产品的数目。

1.2模具失效形式基本概念模具失效：在特定负荷作用下，具有特定形状的模具材料的失效磨粒磨损:工件表面的硬突出物或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。

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，粘合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。

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。

气蚀磨损:当模具表面与液体接触作相对运动时，接触处形成气泡，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。

冲蚀磨损:液体和固体微小颗粒高速落下，反复冲击到模具表面，局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑。

腐蚀磨损: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。

断裂失效：模具在工作过程中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象。

韧性断裂：断裂前产生明显的宏观塑性变形，端口截面尺寸减少，有颈缩现象。

脆性断裂：断裂前变形量很小，没有明显的塑性变形量，端口尺寸无明显变化，不产生颈缩。

第一节模具失效的原因分析塑料模具的失效形式主要体现在以下几个方面：选材、钢料品质、模具设计、模具加工质量、热处理、模具表面处理、模具使用等。

1)表面磨损、局部崩裂、变形及断裂；模具的耐磨性，随着模具硬度的提高而增加，但在硬度相同的情况下，韧性愈好耐磨性愈高，所以，模具硬度越高，冲击性能会下降，会促使磨损裂纹的形成和扩展，从而加速磨损的进程。

要提高耐磨性，必须注意硬度和韧性的良好配合。

2)由于塑料制品的表面粗糙度及精度要求较高，再加上不少塑料中含有氯氟元素，其产生的腐蚀性气体的腐蚀，会加剧模具的磨损失效，所以，因表面磨损造成的模具失效比例大；3)因未调整好低压保护，胶件的压模造成模具表面凹陷的情况也时有发生；4)小型模具在大吨位机台上超载使用时，容易产生表面凹陷、皱纹、堆塌等，特别是在棱角处易产生塑性变形；5)由于塑料制品成型模具形状复杂，存在许多棱角、薄壁等部位，在这些部位会产生应力集中，而发生断裂。

6)模具材质选择不当。

具体见《模具选材原则》。

7)模具工件热处理工艺不良。

从模具失效分析得知，70％的模具失效是由于热处理不当与选材不当造成的。

二、模具失效改善途经：采用正确的钢料热处理工艺与钢料表面处理工艺为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。

热处理加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢和炉内气氛等工艺参数的选择不当，都会造成淬火开裂或早期失效。

众所周知，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此，对模具表面的加工质量要求非常高。

但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。

因此，模具的表面性能反而比基体差。

采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。

模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。

基体的强韧化在于提高基体的强度和韧度，减少断裂和变形。

表面强化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。

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。

模具失效的基本概念及失效主要形式模具失效的基本概念：众所周知，模具在服役时，在其不同部位，承受着不同的作用力。

一个副模具在服役过程中，可能同时或先后出现多种损伤形式。

大多数模具出现损伤后不会立即丧失服役能力，仅在其中之一种损伤发展到足以妨碍模具的正常工作或是生产出废品时，此模具才停止服役。

因此，所谓失效形式，就是使模具丧失服役能力的某些损伤形式。

冷、热模具在服役中失效的基本形式有五种：塑性变形、磨损、疲劳、冷热疲劳、断裂及开裂。

东莞弘超研究表明，模具在工作过程中有可能同时出现多种损坏形式，各种损伤之间又相互渗透、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，则模具失效。

其中除冷热疲劳主要出现在热作模具外，其他四种失效形式，在冷作或热作模具上，均可能出现。

失效分析的目的：失效分析是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理活动，再反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节（下图为压铸模具热龟裂的表现图）。

失效分析的目的是寻找材料及其构件失效的原因，从而避免和防止类似事故的发生，并提出预防或延迟失效的措施。

失效分析工作在材料的正确选择和使用，新材料、新工艺、新技术的发展，产品设、制造技术的改进，材料及零件质量检查、验收标准的制定、改进设备的操作与维护，促进设备监控技术的发展等方面均起重要作用。

金属材料失效分析涉及的学科和技术种类极为广泛。

学科包括金属材料、金属学、冶金学、金属工艺学、金属焊接、材料力学、断裂力学、金属物理、摩擦学、金属的腐蚀与保护等。

试验分析技术包括金相、化学成分、力学性能、电子显微断口、X射线相结构等。

失效形式一：塑性变形当模具承受的负荷超过模具钢材的屈服强度时，模具会产生塑性变形。

东莞市弘超模具科技有限公司根据实践总结，图例解读模具的塑性变形概念和原理。

例如：凹模在服役中出现的型腔、型孔胀大，棱角倒塌以及冲头在服役中出现冲头镦粗、纵向弯曲等，尤其是热模具，模具的工作面与高温的坯料接触，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，使型槽尺寸变样，失去其尺寸和形状的精度而失效。