模具寿命与失效

模具寿命与失效授课人：曾珊琪2022/12/241第二节模具的工作条件与失效形式不同种类的模具，由于其工作条件不同，它们在服役中发生失效的形式和特点也各不相同。下面将分别介绍各种模具的工作条件和失效形式。第三章模具失效的基础知识2022/12/242一、冷作模具的工作条件与失效形式冷作模具主要包括：冷冲裁模、冷拉深模、冷挤压模、冷镦模等。相同点：都是常温下对被加工材料施加压力，使其产生分离或变形，获得零件。不同点：技术要求不同，具有不同的工作条件，因此失效形式各有不同之处。2022/12/2431．冷冲裁模的工作条件

主要工作部位：凸模刃口和凹模刃口在冲压力作用下，凸模引入凹模时，对板料施加一定压力，通过锋利的刃口使板料

产生弹性变形、塑性变形，直至被剪裂。（一）冷冲裁模2022/12/244冷冲裁模的受力过程在板料弹性变形阶段冲头端面的中央部位与板料脱离接触，压力集中于刃口附近的狭小范围内，使刃口上的单位面积压力增大。冷冲裁模2022/12/245冷冲裁模的受力过程在板料塑性变形和剪裂阶段凸模切入板料，板料挤入凹模内孔，使模具刃口的端面和侧面产生挤压和摩擦。冷冲裁模2022/12/246冷冲裁模的受力性质模具在工作过程中刃口受到的力主要有：正压力、侧压力、摩擦力和弯曲力等。模具刃口受力的大小与板料的厚度和硬度有关。冷冲裁模2022/12/2472．模具寿命与受力大小、板料厚度的关系

冲头受到的压力通常大于凹模，尤其是在厚板上冲制小孔时，冲头的单位面积的压力很大。设冲头工作部分的直径为d，板料厚度为t，则比值d/t越小，冲头受力越大，其寿命就越低。冷冲裁模2022/12/248冲头寿命与直径、板料厚度的关系

冷冲裁模2022/12/2493．冷冲裁模的失效形式

模具刃口在压力和摩擦力的作用下，最常见的失效形式是磨损和崩刃。磨损的部位：刃口磨损、侧面磨损、端面磨损。冷冲裁模2022/12/2410失效形形式与与板厚厚的关关系冲裁不不同板料厚厚度的模具负负荷的大小小不同同，失失效形形式也也有所所不同同。冲裁模模可分分为：：薄板冲冲裁模模(t≤1．5mm)厚板冲冲裁模模(t＞1．5mm)。。冷冲裁裁模2022/12/1811失效形形式与与板厚厚的关关系薄板冲裁模模受力力较小小，其其失效效的主主要形形式是是磨损。厚板冲裁模模受力力较大大，其其失效效形式式除了了磨损外,还还可能能发生生局部断断裂(崩刃刃)。。当比值值d/t较小时时，还还会引引起冲冲头的的宏观观塑性变变形或折断。冷冲裁裁模2022/12/1812冷冲裁裁模2022/12/18134．模具刃口口的损伤过过程模具在服役役中的磨损损过程，可可分为初期磨损、稳定磨损和急剧磨损三个阶段。。冷冲裁模2022/12/18141）初期磨磨损阶段刃口锋利，，与板料接接触面积小小，单位面积压力大大，易造成刃口局部塑性变形，所以初期磨磨损阶段的的磨损速度较大。冷冲裁模2022/12/18152）稳定磨磨损阶段刃口磨损至至一定程度度，单位面积压压力减轻，刃口表面面产生塑变强化，不再继续续塑性变形形，这时刃口的的磨损主要由坯料的摩擦擦引起，磨损损速度变缓缓，即进入入稳定磨损损阶段。冷冲裁模2022/12/18163）急剧磨磨损阶段模具服役相相当长的时时间后，刃刃口因经受受多次冲裁而趋于疲劳，局部表面面开始剥落，即进入急急剧磨损阶阶段。这时，会因因冲裁件不不合格导致致模具失效效。冷冲裁模2022/12/1817分析思路：：1）根据受力力特征判断断可能产生生失效的形形式；2）根据刃口口磨损部位位或损伤程程度分析原原因；3）根据刃口口变形特征征判断磨损损阶段在急剧磨损损阶段之前前及时对刃刃口进行修修磨，可提提高使用寿寿命。2022/12/18181.冷拉深模的的工作条件件（二）冷拉拉深模拉深模的主主要工作零零件也是凸模刃口和凹模刃口。与冲裁模不不同的是拉拉深模刃口圆钝不锋利，凸凸、凹模之之间的工作作间隙较大。2022/12/18192.冷拉深模的的失效形式式拉深模在工工作时，冲击力很小小，单位面积积的压力也也不大，主主要是模具具型腔表面面承受板材材变形的剧烈摩擦。这种模具的的失效形式式主要是粘着磨损和磨粒磨损。磨损部位：：凹模、压压边圈端面面、凸模、、凹模圆角角半径处等等。冷拉深模2022/12/1820拉深模损伤伤的过程在冷拉深过过程中，模模具工作表表面的某些些局部负荷较重，，承受挤压力较大大,摩擦热积累较多，，使温度升高在温度和压压力的共同同作用下，，模腔局部表面易与坯料发生咬合，使小块坯坯料粘附在在模腔表面面形成很硬硬的“小瘤”坚硬的“小瘤”使拉深件件表面产生生划痕或擦伤,即发生了粘着磨损。冷拉深模2022/12/1821（三）冷镦镦模冷镦模是在在冲击力的的作用下，，凸模使金金属棒料在在凹模型腔腔内镦粗成成形的冷作作模具。2022/12/1822冷镦模主要要用来加工工各种形状状的螺钉、、铆钉、螺螺栓和螺母母等的毛坯坯。冷镦模2022/12/1823模具的上模模是由凸模模和模柄通通过螺钉紧紧固而构成成。下模是是由凹模及及凹模固定定套和凹模模固定板组组成。冷镦模2022/12/1824当工件镦压压成形后，，由下模的的杠杆通过过出模机构构将零件从从凹模中顶顶出。冷镦模2022/12/1825在冷镦加工工过程中，，冲击频率率高，可达达60～120次／min，冲击力大，金属坯料料受到强烈烈地镦击，，同时，模具也同样受到短周期冲击载荷的作用。由于是在室温条件下工作的，塑性变形抗抗力大，工作环境境差，凸模承受巨大的的冲击压力和摩擦力，凹模承受冲胀力和摩擦力，产生强烈地摩擦擦。冷镦模2022/12/1826冷镦模最常常见的失效效形式磨损失效和疲劳断裂失失效磨损失效可可能有磨粒粒磨损、表表面损伤、、冲击磨损损等多种形形式；凸模在冲击击力的作用用下，表面面会产生剥落而出现麻坑；由磨损所造造成的表面面损伤、麻麻坑、擦伤伤痕等，均均可能成为为疲劳裂纹源源，导致模具具的疲劳断裂。冷镦模2022/12/1827还可能产产生凸模模的塑性变形形和折断；凹模的模口胀大、棱角堆塌、腔壁胀裂等损伤，而出出现模具的失失效。冷镦模冷镦模最常见见的失效形式式2022/12/1828（四）冷挤压压模冷挤压模是使使金属坯料在在强大而均匀匀的近似于静静挤压力的作作用下，产生生塑性变形流流动而形成产产品的模具。。工作零件为凸模和凹模根据金属坯料料的流动方向向与凸模运动动方向的关系系，冷挤压可可分为四种类类型：2022/12/1829（四）冷挤压压模1）正挤压金属坯料的流流动方向与凸凸模运动方向向相同为正挤压。2022/12/1830（四）冷挤压压模2）反挤压与凸模运动方方向相反为反挤压；2022/12/1831（四）冷挤压压模3）复合挤压一部分与凸模模运动方向相相同，另一部部分与凸模运运动方向相反反为复合挤压压；2022/12/1832（四）冷挤压压模4）径向挤压金属坯料的流流动方向垂直直于凸模运动动方向为径向向挤压。2022/12/1833（四）冷挤挤压模冷挤压时金金属坯料受受强烈的三向压应力力。在模具的作作用下，金金属坯料沿沿凸、凹模模间隙或凹凹模模口剧烈流动，产生较大大的位移变形，获得薄壁空心件件或横截面面较小的挤压件。由于金属坯坯料对模具具的反作用用力和摩擦擦，使模具具承受强大大的挤压力很大的摩擦力。2022/12/1834（四）冷挤挤压模挤压时形成成的摩擦功和变形能转化为热能，模具的局局部表面产产生400℃以上的高温。金属坯料端面不平整、凸凸模与凹模模之间的间隙不均匀和中心线不一致使凸凸模在挤压压时承受很很大的偏载或横向弯曲载荷。2022/12/1835（四）冷挤挤压模冷挤压模的的主要失效效形式：塑性变形失效、磨损失效、凸模模折断失效、疲劳断裂失效及纵向向开裂失效等；冷挤压凹模模有时还会会产生胀裂失效。2022/12/1836二、热作模模具的工作作条件及失失效形式热作模具在在工作中除除承受机械负荷外还承受热负荷，其失效形形式比冷作作模具复杂杂。不同的热作作模具工作条件不不同，失效形式和影响因素素也各有所所不同。常见的热作作模具有锤锻模、热冲裁模和压力铸造模模等。2022/12/18371．锤锻模的的工作条件件锤锻模上模与锤头头固定，下模与工作作台的模座座固定，工作时上模随锤头头向下运动，与下模合合模的过程程中成型模模锻件。(一)锤锻锻模2022/12/18381．锤锻模的的工作条件件在工作过程程中的机械械负荷主要要是冲击力和摩擦力，热负荷主主要是交替受加热和冷却。锤锻模2022/12/1839（1）模具的受受力锤锻模在工工作过程中中受力性质质比较复杂杂，主要有有：a.冲击力锤锻模工作作时承受多次冲击载荷，，冲击力较大大，模锻锤的的吨位越大，产生的冲击力越大大。锤锻模2022/12/1840（1）模具的受受力b.压力模具型腔受受坯料变形形的反作用用，使型腔腔表面承受受很大的压压力。c.内应力受模具型腔腔结构形状状的影响，，模具的不不同部位会会产生不同状态的的内应力。模具结构形形状越复杂杂的部位，，其应力状状态也比较较复杂。锤锻模2022/12/1841（2）模具的受受热a.锻前预热：由于工艺艺的需要，，锤锻模在在使用前先先要进行预预热。（目的？）b.与坯料接触触的热：在工作中中与炽热坯坯料接触进进一步被加加热。c.变形热和摩摩擦热：坯料变形形以及与型型腔表面摩摩擦所产生生的热量有有一部分被被模具吸收收。锤锻模2022/12/1842（2）模具的受受热在锻造钢件件时，坯料料温度通常常在1000℃℃以上，模具具型腔表面面的温度一一般可达到到500～600℃，其中窄小小、凸起等等部位吸热热较多，温温度可高达达750℃。当模具局部部温度超过模具的回火火温度时，，这些部位位将继续回火过程,从而产生组组织和性能能的变化；锤锻模2022/12/1843（2）模具的受受热模具中温度分布的不均匀性，将会导导致出现热应力。所有这些，，都会影响响锤锻模的的失效过程程和失效形形式。锤锻模2022/12/1844（3）模模具具的的冷冷却却为减轻轻锤锻锻模模的的热负负荷荷，在在模模具具工工作作间间歇歇，，对对模模具具进进行行冷却却来控控制制模模具具温温度度的的升升高高。。例如如每每锻锻压压完完一一个个毛毛坯坯后后，，用用冷冷空空气气、、水水、、油油等等介介质质冷冷却却模模具具型型腔腔；；或在在型型腔腔表表面面涂涂抹抹润润滑滑剂剂，，既既能能减减摩摩，，又又起起到到冷冷却却作作用用。。锤锻锻模模工工作作过过程程中中，，型型腔腔不不断断受受到到加热热和冷却却的反复复作作用用，使使模模具具产产生生热疲疲劳劳现象象。。锤锻锻模模2022/12/1845（4）型型腔腔表表面面摩摩擦擦被锻锻金金属属坯坯料料在在模模具具型型腔腔中中热塑塑变变流流动动，对对型型腔腔表表面面产产生生摩擦擦作用用。。摩擦擦力力的大大小小与与正压压力力和摩擦擦表面面的的状状况况有有关关。。在坯料料热塑塑变流流动的的情况况下，，正压力力主要取取决于于热坯坯料的的塑变强强度；模腔表表面受受热氧化化也影响响摩擦和磨损过程。。锤锻模模2022/12/18462．锻锻模的的基本本失效效形式式（1））型腔腔部分分的模壁断断裂；（2））型腔腔表面面热疲劳劳；（3））塑性变变形；（4））磨损；（5））锻模模燕尾尾的开裂。2022/12/1847（1））锻模模型腔腔部分分的断断裂分为早期脆脆性断断裂和机械疲疲劳断断裂。①模模具的的早期期脆性性断裂裂在锤击击次数数较少少时发发生的的，有有的仅仅锻打打几次次就出出现断断裂。。模具受受很大大的冲冲击载载荷作作用，，型腔腔中受受拉应力力较大大且薄弱的部位位可能能产生生裂纹，当裂纹受力扩展至一定定尺寸寸时，，便会会发生生快速速失稳扩展而而导致致突然然断裂。2022/12/1848②模模具的的机械械疲劳劳断裂裂在模具具经受受许多多次锻锻击后后发生生的断断裂。。锻模承承受的的冲击应应力比一般般机械械零件件承受受的““静””载交交变应应力要要大得多，，所以其其疲劳劳断裂裂的周次远小于一般般的高高周疲疲劳，，可以以认为为是较较大冲冲击能能量的的冲击击疲劳劳。2022/12/1849模具断断裂的的断口口特征征早期脆脆性断断裂的的断口口的宏宏观形形貌特特征是是从断断裂源源开始始，裂裂纹呈呈人字字花纹纹向外外扩展展。机械疲疲劳断断裂的的宏观观和微微观断断口具具有一一般疲疲劳断断口的的特征征，但但宏观观断口口上的的裂纹纹扩展展区一一般较较小。。2022/12/1850（2））型腔腔表面面的热热疲劳劳热疲劳劳：指热作作模具具在循循环热热应力力的反反复作作用下下产生生的疲疲劳裂裂纹或或破坏坏的现现象。。热疲劳劳裂纹纹：指型腔腔表面面在循循环热热应力力的作作用下下产生生循环环的塑塑性应应变，，经过过一定定的循循环次次数，，导致致表面面产生生的许许多细细小裂裂纹。。2022/12/1851热应力力产生生的原原因：：锻模的的截面面尺寸寸较大大，沿沿截面面的温温度梯梯度也也大，，型腔腔表面面受急急热、、急冷冷的作作用而而内层层的温温度变变化较较小，，表层层的热热胀冷冷缩受受到内内层的的约束束而产产生热热应力力。2022/12/1852循环热热应力力产生生的过过程型腔表表面受受热膨膨胀时时，要要受内内层的的约束束使表表层产产生压压应力力；冷却收收缩时时，受受内层层约束束，表表层产产生拉拉应力力。如果热热应力力大于于材料料在该该温度度下的的屈服服点，，便会会发生生压、、拉塑塑性应应变。。型腔表表面在在循环环热应应力的的作用用下产产生循循环的的塑性性应变变，经经过一一定的的循环环次数数，就就会导导致热热疲劳劳裂纹纹的产产生。。2022/12/1853热疲劳劳裂纹纹的特特征“龟裂裂”指呈条条状、、放射射状，，并连连成网网状的的疲劳裂裂纹。2022/12/1854但是，，继续受机械械应力力、氧氧化腐腐蚀及及坯料料的摩摩擦、、挤入入作用用，会会使细细小裂裂纹继继续向向纵深深扩展，成为为脆性性断裂裂和疲疲劳断断裂的的裂纹源源。这种形形式断断口的的开裂裂处有有氧化化物覆覆盖，，呈深深灰色色，里里面存存在脱脱碳层层。2022/12/1855龟裂裂深热裂裂2022/12/1856影响模模具热热疲劳劳的主主要因因素①模具型型腔表表面的的温度度变化化幅度度模具的的循环环温差差越大大，材材料的的热膨膨胀系系数越越大，，则循循环热热应力力越大大，越越易于于发生生热疲疲劳。。2022/12/1857影响模模具热热疲劳劳的主主要因因素②模具材材料的的抗氧氧化性性、导导热性性和热热膨胀胀系数数模具型型腔表表面的的致密密氧化化物层层可阻阻缓继继续氧氧化过过程，，但氧氧化层层增厚厚以致致破裂裂后，，便露露出基基体金金属并并产生生侵蚀蚀沟。。2022/12/1858沟底的的应力力集中中易使使热疲疲劳裂裂纹萌萌生，，沟底氧氧化物物的不不断产产生和和聚集集，使使它在在循环环热应应力作作用下下起着着楔子子的作作用，，大大加加速裂裂纹的的扩展展。2022/12/1859（3））型腔腔表面面的磨磨损锻模在在多次次重复复冲击击作用用下，，一方方面坯坯料对对型腔腔表面面产生生冲击性性的接接触应应力，另一一方面面坯料料塑变变流动动对型型腔表表面产产生强烈的的摩擦擦。在热负负荷的的作用用下，，型腔腔表面面层可可能发发生软软化，，同时时表面面的氧氧化也也将加加剧。。2022/12/1860（3））型腔腔表面面的磨磨损在型腔腔表面面与坯坯料滑滑动摩摩擦较较小的的部位位，由由于较较大接触应应力的的重复复作用，，易使使型腔腔表面面产生生小块块剥落，形成成痘状麻麻坑。热负荷荷对表表面的的软化化作用用及热热应力力的作作用将将促进进这种种疲劳劳磨损损。2022/12/1861在型腔腔表面面受坯坯料滑滑动摩摩擦较较大的的部位位，由由于摩摩擦切切应力力和热热负荷荷的作作用，，则易易使型型腔表表面产产生氧化磨磨损和热粘着着磨损损。（3）型腔腔表面面的磨磨损2022/12/1862热粘着着磨损损的产产生在高温温和压压力作作用下下，坯坯料与与模具具型腔腔局部部表面面发生生粘合合，继继而在在切应应力作作用下下粘合合处破破坏，，在型型腔表表面产产生擦擦伤沟沟槽。。型腔表表层受受热软软化，，易于于在摩摩擦切切应力力作用用下发发生局局部的的塑变变流动动，从从而促促使热热粘着着磨损损的产产生。。2022/12/1863氧化膜对对型腔表表面的影影响当模具表表面形成成薄而致密密的氧化膜时，具有有润滑和和减摩作作用，能能防止热粘粘合现象。但在温度度较高，，所形成成的氧化膜厚厚而疏松时，则由由于氧化化膜容易易破裂、剥落，且氧化化物碎片片又成为为磨粒，，将加剧剧型腔表表面的磨磨损。2022/12/1864模具磨损损的影响响因素模具的温温度；模具材料的的化学成分分和硬度；；模具型腔的的表面状况况；模具的使用用条件等。。2022/12/1865（4）锻模模型腔的塑塑性变形温度升高使使模具材料料的屈服强强度下降；；当温度高于于模具的回回火温度时时，则进一一步使之软软化；当软化部位位的屈服点点低于该部部位所承受受的应力水水平时，就就会产生塑塑性变形。。2022/12/1866锻模模型型腔腔塑塑性性变变形形形形式式棱角角堆堆塌塌模具具型型腔腔中中的的肋、凸台台等突突出出部部位位吸热热较多多，，温温度度较较高高，，受受力力也也较较大大，，当当其其软软化化层层深深度度较较大大时时，，便便会会出出现现棱角角堆堆塌塌等塑塑变变现现象象。。2022/12/1867在软软化化层层较较浅的部部位位，，可可在在坯坯料料的的摩擦擦作用用下下发发生生表表层层塑变变流流动动。在模模具具型型腔腔深处，，则则常常在在淬淬火火冷冷却却时时未未得得到到马马氏氏体体，，热热处处理理后后硬度度偏偏低低，以以致致在在较较大大压压力力下下产产生生塑性性变变形形，使使型型腔腔凹陷陷。型腔腔凹凹陷陷2022/12/1868塑性性变变形形的的影影响响因因素素①坯坯料料的的变变形形速速度度②坯坯料料的的变变形形抗抗力力坯料料的的塑塑变变抗抗力力大大，，锤锤击击速速度度高高，，都都会会使使模模具具的的受受力力加加大大，，并并且且使使模模具具表表面面的的温温升升提提高高，，所所以以易易产产生生塑塑性性变变形形失失效效。。2022/12/1869（5））模模具具燕燕尾尾开开裂裂燕尾尾根根部部凹凹槽槽有有应应力力集集中中，，尤尤其其当当存存在在加加工工刀刀痕痕时时，，易易在在冲冲击击载载荷荷的的重重复复作作用用下下，，在在刀刀痕痕处处萌萌生生疲疲劳劳裂裂纹纹，，裂纹纹沿沿刀刀痕痕横横向向延延伸伸并并向向纵纵深深扩扩展展，，造造成成燕燕尾尾开开裂裂。。2022/12/1870燕尾尾开开裂裂的的影影响响因因素素1））结结构构设设计计2））表表面面粗粗糙糙度度3））模模具具的的安安装装固固定定4））燕燕尾尾部部分分的的硬硬度度和和微微观观组组织织。。硬度度过过低低对对裂裂纹纹萌萌生生的的抗抗力力低低，，硬硬度度过过高高对对裂裂纹纹扩扩展展的的抗抗力力低低，，合合适适的的硬硬度度和和组组织织才才能能使使燕燕尾尾有有最最高高的的疲疲劳劳抗抗力力。。2022/12/1871锻模模在在不不同同的的部部位位工工作作条条件件不不同同，，会会产产生生不不同同的的失失效效形形式式，，因此此上上述述五五种种失失效效形形式式在在同同一一模模具具上上都都有有可可能能出出现现，，而最最终终先先导导致致锻锻模模不不能能继继续续服服役役的的失失效效形形式式可可能能只只是是其其中中的的一一种种。。2022/12/1872(二二)压压力力铸铸造造模模压力力铸铸造造模模是是在在压压铸铸机机上上用用来来压压铸铸金金属属铸铸件件的的成成型型模模具具(简简称称压压铸铸模模））。。2022/12/18731、、压压铸铸模模的的工工作作条条件件压铸铸模模的的型型腔腔表表面面承承受受液液态态金金属属的的压力力、冲刷刷、侵蚀蚀和高温温作用用；；每次次压压铸铸脱脱模模后后，，还还要要对对型型腔腔表表面面进进行行冷冷却却、、润润滑滑。。使使模模具具承承受受频频繁繁的的急热热、急冷冷作用用。。2022/12/1874压铸铸不不同同材材料料的的工工作作温温度度和和失失效效形形式式1））压压铸铸锌合合金金时，，压压铸铸模模型型腔腔的的表表面面温温度度不不超超过过400℃℃，热热负负荷荷较较小小。。模具具的的工工作作寿寿命命较较长长。。2022/12/18752））压铸铸铝合合金金时，，压压铸铸模模型型腔腔的的表表面面温温度度可可达达600℃℃左右右，，且且熔熔融融的的铝铝合合金金液液很很容容易易粘粘附附钢钢铁铁材材料料。。铝合合金金压压铸铸模模的的失失效效形形式式主主要要是是粘模、侵蚀、热疲劳和磨损。在模具型腔结构复杂并存在应力集中时，模具也会会在热负荷和机械负荷的共同作用下下出现断裂失效。2022/12/18763）压铸铜合金时，压铸模型型腔的表面温温度可达750℃以上，模具急急热急冷的温温度变化幅度度大。主要失效形式式是热疲劳龟裂。模具型腔中截截面尺寸小的的凸起部分，，也会因受热热软化而产生生塑性变形。压铸铜合金时时的使用寿命命远低于压铸铸铝合金。2022/12/18774）压铸铁合金时，压铸模型型腔的表面温温度高达1000℃以上。采用传统的热热作模具钢制制造的模具，，在服役时型型腔表面易氧化、腐蚀，易产生塑性变形和热裂，模具的寿命命极低，往往压铸几百百次即告失效效。2022/12/1878三、塑料模具具的工作条件件及失效形式式2022/12/18791、塑料模的的工作条件塑料模的主要要工作零件是是成型零件，，如凸模、凹模模、型芯、镶镶块、成型杆杆和成型环等等。工作中受压力力、温度、摩摩擦和腐蚀等等作用。塑料模型腔承承受注射压力力：40～140MPa闭模压力为80～300MPa或更高；受热温度为140～300℃。2022/12/1880型腔表表面承承受摩擦和腐蚀的剧烈烈程度度取决决于塑塑料的的种类类及其其填充充物的的性质质。对于需需要手手工操操作的的模具具，在在装模模和脱脱模时时经常常会受受到手手用工工具的的敲击击和碰碰撞。。1、塑塑料模模的工工作条条件2022/12/1881塑料制制件成成型对对模具具的基基本要要求1）要要求模模具成成型面面具有有很小小的表表面粗粗糙度度值；；一般在Ra0.2～0.025μm的范围或更更小。2）模具各各成型零件件的尺寸精精度和相互互配合的精精度要求高高；3）塑件形形状复杂时时，模具型型腔的结构构也相应复复杂。2022/12/18822、塑料模模的失效形形式塑料模在服服役过程中中，可能会会产生磨损、腐蚀、塑性变形、断裂、疲劳及热疲劳等失效形式式，这些失效形形式都与塑塑料模的工工作条件及及使用要求求密切相关关。2022/12/18831）型腔表表面的磨损损和腐蚀塑料熔体以以一定压力力在模腔内内流动，凝凝固的塑件件从模具中中脱出，都都会对模具具成型表面面造成摩擦擦，引起磨损。模具在加工工含有氯原原子或氟原原子的塑料料时，塑料料受热会产产生少量的的热分解，，放出的HCI、HF等气体将会会腐蚀模腔表面，，从而导致致失效。2022/12/1884模具在腐蚀的同时又有有磨损损伤时，型型腔表面的的镀层或其其它防护层层将遭到破破坏，就会会加剧腐蚀蚀过程。两种损伤交交叉作用，，加速了腐腐蚀—磨损损失效。2022/12/18852）塑性变变形塑料模型腔腔表面受压压、受热可可引起塑性性变形失效效，尤其是是当小模具具在大吨位位设备上工工作时，更更易产生超超负荷塑性性变形。塑性变形多多发生在受受力较大的的棱角处，，其表现形形式为棱角堆塌。在型腔的其其它部分可可出现凹陷、麻点、表面起皱等。2022/12/1886其他引起塑塑性变形的的因素型腔表面强强化层太薄薄，经磨损损后变形抗抗力不足；；模具热处理理时回火不不足；工作时受热热继续回火火转变而产产生相变超超塑性等。。2022/12/18873．断裂裂塑料模型腔结构构比较复杂，，承受压力力较大时，，局部可能能出现复杂杂的应力状状态和结构构因素引起起的应力集中，有可能使使模具产生生断裂失效效。2022/12/1888当模具热处处理时回火不足，组织中仍仍有较多的残余奥氏体时，在服役役温度下残残余奥氏体将转变为马氏体，从而产生生相变内应力力，而引起模模具的开裂裂。3．断裂2022/12/18894．疲劳和和热疲劳塑料模的机械负荷是循环变化的，使型腔腔表面承受受脉动拉应力力作用，从而而可能引起起疲劳破坏。塑料模的热负荷也是循环变化的，型腔表表面反复受热和和冷却，可导致应应力集中处处萌生热疲劳裂纹纹。2022/12/1890型腔表面上上的脉动拉应力力，有可能使使热疲劳裂纹纹向纵深扩展展，成为断断裂或疲劳劳断裂的裂裂纹源。4．疲劳和和热疲劳2022/12/1891第三节模模具失效分分析的方法法一、模具失失效分析的的主要任务务模具失效分分析的任务务就是判断模具失效的的性质、分析模具失效的的原因，并并提出防止或延迟模具失效的的具体措施施。要正确判断断模具失效效的性质，，主要依据据模具失效效的形貌特征、失效件的的应力状态、失效材料料的实际性能的指标标值和工作环境因素等。2022/12/1892模具失效分分析应当从从以下几个个方面考虑虑：1．合理选择择模具材料料2．合理设计计模具结构构3．保证加工工和装配质质量4．严格控制制模具材料料的质量5．采用表面面强化工艺艺6．合理使用用、维护和和保养模具具一、模具失失效分析的的主要任务务2022/12/1893二、模具失失效分析的的方法和步步骤1.现场调查、、断裂件的的收集和处处理2.模具材料、、制造工艺艺和工作情情况调查3.模具的工作作条件和断断裂状况分分析4.断口分析5.断裂原因综综合分析和和判定6.提出防护措措施2022/12/1894三、失效效分析的基基本实验技技术简介对模具失效效进行正确确的分析，，需要借助助许多试验验技术。常常涉及的试试验技术主主要有：宏观和微观观断口分析析技术；金金相检验技技术；无损损探伤检验验技术；常常规成分、、微区成分分和表面成成分分析技技术；X射线衍射分分析技术；；实验应力力分析技术术；力学性性能测试技技术；断裂裂力学测试试技术等。。2022/12/18951.宏观分析析技术宏观分析析是指用用肉眼直直接观察察，或用用放大50倍以下的的放大镜镜观察。。宏观分析析技术对对断裂失失效的初初步判断断起很大大作用。。由于眼睛睛有大的的景深，，能迅速速进行大大面积检检查；三、失失效分析析的基本本实验技技术简介介2022/12/1896宏观分析析对颜色色和断裂裂纹理的的改变有有十分敏敏锐的分分辨能力力，能较较快地确确定断裂裂萌生的的位置；；对裂纹扩扩展的途途径和裂裂纹的前前沿轮廓廓以及裂裂纹快速速传播的的人字形形花样和和有无剪剪切唇等等，都能能较容易易地识别别出来；；1.宏观分析析技术2022/12/1897宏观分析析对模具具失效件件尺寸形形状的变变化、模模具工作作的情况况、原设设计有无无错误、、加工的的质量等等也都能能做出总总的评价价。宏观分析析所观察察到的情情况和初初步的判判断可用用文字、、草图或或照相等等方式记记录下来来，用彩彩色照相相记录污污染、烧烧焦或回回火色等等颜色，，都可作作为进一一步分析析的参考考资料。。1.宏观分析析技术2022/12/1898宏观分析析是失效效分析的的基础，，非常重重要，必必须十分分细心地地进行。。宏观分析析中，首首先确定定损坏的的起源，，接着是是根据断断口特征征，对加加载方式式、应力力大小、、材料的的相对韧韧性与脆脆性等给给以说明明。宏观断口口分析还还可发现现其他细细节，如如表面硬硬化、晶晶粒大小小和内部部缺陷，，设计或或制造产产生的应应力集中中，装配配缺陷等等，所有有这些都都能为查查明损坏坏原因提提供证据据。1.宏观分析析技术2022/12/1899磁粉检验验或染色色渗透检检验也属属于宏观观分析，，可以确确定表面面或表面面以下1mm以内的表表层缺陷陷。宏观酸蚀蚀检验可可以取得得以下信信息：①①内部质质量(偏析、疏疏松、夹夹杂、气气孔等)；②氢脆脆(白点)；③软硬硬部位的的区分及及硬化层层的深度度；④流流线状况况；⑤焊焊接质量量等。还可以显显示损坏坏部件表表面的研研磨烧伤伤、碾碎碎和其他他表面损损伤。1.宏观分析析技术2022/12/18100硫印、铅铅印、磷磷印和氧氧化物印印等印痕痕技术可可用来显显示这些些元素在在试样上上的分布布。过大的磨磨损和腐腐蚀也是是首先通通过宏观观检验来来识别的的。1.宏观分析析技术2022/12/181012.体视显微微镜的分分析体视显微微镜是低低倍断口口形貌观观察不可可缺少的的工具，，能帮助助肉眼进进一步确确定断裂裂源和裂裂纹走向向，以及及观察磨磨损或腐腐蚀的情情况。若要进行行扫描电电镜观察察，可以以首先用用体视显显微镜分分析，找找出重点点观察部部位，这这样可以以提高分分析效率率，但它它的放大大倍数不不高，一一般不超超过200倍。三、失失效分析析的基本本实验技技术简介介2022/12/181023.金相显微微镜观测测金相显微微镜是失失效分析析中常用用的手段段，如加加工工艺艺(铸造、锻锻造、焊焊接、热热处理、、表面处处理等)不当或工工艺路线线不当造造成的非非正常组组织或材材料缺陷陷，都可可以通过过金相检检验鉴别别出来。。三、失失效分析析的基本本实验技技术简介介2022/12/18103对于腐蚀蚀、氧化化、表面面加工硬硬化、裂裂纹特征征，尤其其是裂纹纹扩展方方式(穿晶或沿沿晶)，都可从从金相检检验得到到可靠的的信息。。但由于金金相显微微镜的分分辨率低低，景深深小，不不宜于作作断口观观察。3.金相显微微镜观测测2022/12/181044.扫描电子子显微镜镜(SEM)观测扫描电子子显微镜镜的最大大特长是是：不需要制制备复型型试样，，没有透透射电子子显微镜镜复型制制样带来来的假像像；光栏角很很小，焦焦深很大大，成像像立体感感特别强强；放大范围围很宽，，能从十十倍直接接放大到到十万倍倍，特别别适合作作断口上上的定点点观察；；三、失失效分析析的基本本实验技技术简介介2022/12/18105扫描电子子显微镜镜可以观观察深孔孔底部的的形貌，，这对观观察气孔孔、疏松松、气蚀蚀的底部部情况是是惟一较较好工具具；适合作拉拉伸、弯弯曲、压压痕、疲疲劳、刀刀具切削削等动态态形变过过程的观观察；当备有高高温、低低温装置置时，可可观察金金属与合合金的相相变过程程和氧化化过程。。扫描电子子显微镜镜的不足足之处就就是不能能分辨颜颜色和不不能定结结构。4.扫描电子子显微镜镜(SEM)观测2022/12/181065.透射电子子显微镜镜(TEM)观测透射电子子显微镜镜有很高高的分辨辨率，能能区分扫扫描电镜镜不易区区分的形形貌细节节，能确确定第二二相的结结构，如如配有能能谱，还还能测定定第二相相的成分分。三、失失效分析析的基本本实验技技术简介介2022/12/18107透射电子子显微镜镜不能做做400倍以下到到很高倍倍数的定定点连续续观察，，制样过过程较复复杂，有有时还会会产生假假像。为保证不不出现假假像，一一般用重重复法，，即在同同一部位位重复观观察多次次。5.透射电子子显微镜镜(TEM)观测2022/12/181086.电子探针针(EP)观测电子探针针的主要要特长在在于能测测量几立立方微米米体积内内材料的的化学成成分，如如测量细细小的夹夹杂物或或第二相相的成分分，检测测晶界或或晶界附附近与晶晶内相比比有无元元素富集集或贫化化。三、失失效分析析的基本本实验技技术简介介2022/12/18109电子探针针不能代代替常规规的化学学分析方方法确定定总体含含量的平平均成分分；不能做做H，He，Li三元素素的分分析，，而且且对Be(z=4)到Al(z=13)等元素素的灵灵敏度度都很很低；；也测不不出晶晶界面面上的的微