锤锻模具失效分析

锻模的主要失效形式锻模是实现模锻工艺的工装，是进行模锻生产的关键因素之一。

锻模的主要失效形式有：磨损、开裂、表面的热裂纹（热龟裂）、塑性变形。

1、磨损锻模在机械负荷和热负荷的双重作用下，一方面坯料对型腔表面产生冲击性的接触应力，另一方面坯料及其氧化皮的高速流动对型腔表面产生强烈的摩擦。

因此，磨损容易发生在模具的突出圆角部位。

磨损程度与模具材料，坯料类型及锻造工艺等因素有关，同时与温度有关，降低锻造温度会急剧增加模具的磨损。

2、开裂模具的开裂不仅影响生产，而且危及工作人员的人身安全，是最危险的一种失效形式。

按开裂的性质，可分为早期脆性开裂和机械疲劳开裂两种。

模具的早期脆性开裂一般发生在模具首次使用时，模具的机械疲劳开裂是在模具经受多次锻击后发生的断裂。

导致开裂的原因概况起来主要有：模具过载、模具预热温度过低或不预热、过量冷却剂/润滑剂、模具结构设计不合理造成应力集中、模具材料冶金质量不高或锻件质量缺陷、模具安装不正确等。

3、热裂纹龟裂所谓热裂纹龟裂是指模具在循环热应力的反复作用下所产生的疲劳裂纹。

发生热疲劳龟裂的主要原因有：模具型腔表面过度冷却、冷却不当、冷却剂/润滑剂的类型选用不当、模具型腔表面温度过高、模具预热不足、模具材料选择不当、热处理缺陷和表面处理缺陷。

4、塑性变形锻模局部受到超过模具材料屈服强度的工作应力时，塑性变形即发生，在型腔深处产生凹陷或棱角堆塌等塑变现象。

导致锻模塑性变形的主要原因有坯料的温度过低、模具钢的热强度不足、模温过高和模具钢的硬度不足。

为此，锻造模具选材时，应考虑模具的主要失效形式，选择合理的模具材料，提高锻模质量和使用寿命，降低制造成本，取得好的经济效益.。

冷作模具：冲裁模的失效形式有：不均匀磨损、凸模整体折断和凸凹模局部掉块。

拉伸模失效形式有磨粒磨损和黏着磨损。

冷镦模失效形式有模口胀大、棱角堆塌、腔壁胀裂。

冷挤模失效形式有塑性变形、磨损失效、凸模折断失效、疲劳断裂失效、纵向开裂失效。

热作模具：锤锻模失效形式有磨损失效、断裂失效、热疲劳开裂失效及塑性变形失效。

压力机锻模失效形式有脆性断裂失效、冷热疲劳失效、塑性变形失效、磨损失效以及模具型腔的表面腐蚀失效。

热挤压模失效形式有早起断裂失效、冷热疲劳失效、塑性变形失效、磨损失效、模具型腔表面的氧化失效和磨损沟痕等。

热冲裁模失效形式有热磨损失效、崩刀失效、卷刀失效和断裂失效。

压铸模的失效形式主要有热疲劳失效、热熔蚀失效、冲蚀和气蚀磨损、粘模失效。

塑料模具失效形式有磨损失效、腐蚀失效、塑性变形失效、断裂失效、疲劳失效及热疲劳失效。

冷作模具的表面热处理:1.冲裁模的工作部位的表面处理工艺有氮碳共渗，TD法渗钒渗铌，CVD法沉积TiN或TiC，镀硬铬，化学镀镍磷合金，电火花熔渗等。

2.冷挤模常采用氮化渗碳，沉积氮化物或碳化物等表面强化技术。

3.拉伸模采用渗氮，氮碳共渗，渗硼，渗钒，镀硬铬，气相沉积TiC以及盐浴涂覆碳化物、碳化物于模具表面，通过渗硫提高模具抗咬合的能力。

4.冷镦模需要对模具进行使之整体强韧化的热处理，再对之进行表面强化处理，其常见的表面处理方法有氮碳共渗，气相沉积，TiN 等超硬化合物层，硼-硫复合渗等。

热作模具的表面处理：1.锤锻模对模具型腔表面进行渗氮、渗硼、氮碳硼三元共渗等表面强化处理。

2.压力机锻模及热挤压模常用的表面处理有渗氮、硫碳氮三元共渗、硼氮共渗。

3.热冲裁，模在模具刃口处用电焊条堆焊或用等离子喷焊一层高耐磨、高热强的钴基合金。

4.渗氮和氮碳共渗能提高模具的耐磨性、抗熔蚀性，及防止铝合金的粘模现象；渗铬、渗铝可提高模具的抗氧化性，尤其对高温工作的压铸模有利；磷化、镀铬也可提高抗氧化性，降低摩擦系数，防止粘模。

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。

浅谈热锻模具失效的预防【摘要】本文针对锻模的几种主要失效形式，从模具材料、模具设计、模具制造和模具使用等几个方面提出了相应的预防措施，以改善模具制造质量和提高模具的使用寿命。

【关键词】模具；失效；预防措施0.引言模锻是实现模锻工艺的重要手段，在锻造生产中占有十分重要的地位。

其中模具的费用占模锻生产成本的比例达到15%～20%，因此模具的使用寿命一直受到锻造行业的高度重视。

针对模具失效报废的各种原因，提前采取相应的预防措施，可以有效的延长模具的使用寿命，从而降低生产成本，提高经济效益。

1.热锻模具失效的几种形式热锻模具的失效是指模具出现了不能通过修复手段来恢复其使用功能的损伤，也就是通常我们所说的模具损坏或报废。

锻模失效的主要形式包括：磨损、塑性变形、热疲劳裂纹、断裂。

1.1磨损磨损是模具在使用过程中，模膛表面与金属坯料接触产生相对运动，模膛表面金属逐渐被磨蚀的现象。

一般表现为刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕等。

1.2塑性变形塑性变形是指模膛与金属坯料接触时，某些部位因温度急剧升高而软化或模膛本身强度不足，在较高的应力作用下模具的几何形状或尺寸发生了改变，如模膛塌陷、扩展、凸台和棱角倒塌以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。

1.3热疲劳裂纹热疲劳裂纹是指模膛表面在循环热应力的作用下产生循环的塑性应变，经过一定的循环次数，导致表面产生的许多细小裂纹。

1.4断裂断裂指模具受到冲击载荷时，当产生的内应力超过材料的强度极限时，从应力集中处发生开裂。

断裂一般分为脆性断裂和疲劳断裂。

2.热锻模具失效的预防措施2.1模具材料方面模具材料，是构成模具的基础，对模具的寿命有着最直接的影响。

因此，模具设计的首要任务是正确选用并合理使用模具材料，以保证模具的正常使用寿命。

模具选材一般需要满足三个条件：满足耐磨性，强韧性等工作需求，满足工艺要求，满足经济适用性。

热作模具钢除应具有高的强度，硬度，耐磨性和冲击韧性外，还应具有良好的高温强度，热疲劳性能和淬透性。

锻造失效分析及修复锻造是工业生产的重要一环，其锻件质量的好坏对于后续加工质量有着直接的影响。

随着我国经济的快速发展以及工业需求的不断加大，对于高质量、低成本的锻件的需求在不断的增加，在对钢锭的性能进行分析并在此基础上制定出合理的锻造工艺以提高锻件的质量是现今乃至今后一段时间锻造企业发展的重点。

文章将在分析锻造工艺分类的基础上对锻造过程中容易产生的失效模式进行分析并提出相应的应对措施。

标签：锻造；工艺分类；失效分析；应对措施前言锻造是通过利用锻压机械来对钢锭进行挤压等机械作用使其产生一定的塑形变形从而获得所需要的金属机械性能的一种加工工艺，其中大型锻件在大型机械、航空、航天、航海等都有着重要的应用。

锻件质量的好坏对于锻件的机械性能有着极为重要的影响，需要根据不同的锻件的材料性能选择合适的锻造工艺，在确保锻件质量的同时降低锻件的成本是锻造企业的重要目标。

1 锻造的分类与应用锻造主要是利用锻压机械对钢锭等进行挤压以使其金属性能得到加强并同时形成后续加工所需要的形状和尺寸的一种加工工艺。

锻造是机械加工制造的基础工序，其锻造质量的好坏对于机械加工后的工件的性能有着极为重要的影响。

在对钢锭的锻造过程中可以有效的对钢锭中的金属铸态疏松、焊合孔洞等予以消除，从而使得锻造后的锻件性能要远远高于相同材质的铸件。

根据锻造加工时的加工温度的不同可以将锻造分为冷锻和热锻两种不同的锻造类型，其中冷锻指的是对于钢锭的加工处于室温下进行的，而热锻则指的是对加热后的钢锭进行锻造加工，加热的温度不超过钢锭的再结晶温度。

根据钢锭不同的成形方法可以将锻造分为自由锻、模锻等多种不同的锻造形式，其中，钢料等在锻压时没有其他外力限制的被称为自由锻，而其他的锻造形式在锻造的过程中会受到模具的限制，因此又多被称为闭式锻造。

在锻造的过程中主要使用过碳素钢或是合金钢作为主要的锻材，此外可以使用镁、铝、铜、钛等的合金来作为锻造的材料。

在锻造的过程中需要根据锻材的力学性能以及需要得到的锻件形状等选择合理的锻造工艺。