第四章模具寿命的影响因素

断裂失效复习断裂断裂性质断裂路径断裂机理塑性断裂脆性断裂沿晶断裂穿晶断裂混晶断裂一次性断裂疲劳断裂断裂力学在模具失效分析中的作用影响断裂失效的因素塑性变形失效的定义及失效形式/16:55:4510:01:351.模具结构2.模具工作条件3.模具材料性能4.模具制造5.模具维护和管理第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素第一节

模具结构模具结构的几个共性问题一、圆角半径

外（凸）圆角半径内（凹）圆角半径/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素外凸圆角半径内凹圆角半径影响工艺影响模具寿命非工作部位凹圆角半径过小，也易在使用过程中造成应力集中，使抗偏载、抗冲击的能力降低，影响模具寿命。/16:55:4510:01:35二、几何形状第四章模具寿命的影响因素对同一工件，凹模角度一定时，挤压力俞小，模具寿命俞高/16:55:4510:01:35二、几何形状第四章模具寿命的影响因素a结构比结构挤压力降低20%，模具寿命也相应提高。/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素变薄拉深：是拉深工序或冷挤成形工序后进行的一种旨在实现极薄壁杯形件的成形工序。适用的材料有铜、铝、钢等金属。啤酒罐铝、子弹壳铜等都是它的典型产品。凹模的锥角α对拉深力及模具寿命影响较大。当变形比t0/t及摩擦系数μ一定时，凹模的最佳取值为：此时，模具承受的力最小，寿命最高。/16:55:4510:01:35三、模具结构形式（一）整体模具与组合模具

冷镦模、冷挤压模、锻模的工作条件是受载重，冲击力大，如采用整体式模腔易引起局部开裂或整体开裂，而采用组合式模腔可以避免开裂现象。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35冷镦滚子凹模，采用组合式凹模后，减少了常发生纵向劈裂或环形断裂等现象，避免了模具早期断裂失效，使模具寿命提高了4-5倍。

第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35预应力加强环第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素模具的导向具有一定精度的，引导动模和定模按设定方向平稳开合并使之相互定位的系统。称为导向定位系统。/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素模具的导向/16:55:4510:01:35第二节

模具工作条件一、成形件的材质、温度（一）材质成形件的材质有金属和非金属、固体和液体之分。成形件材质的强度越低，所需成形力越小，模具受力越小，寿命越长。成形件材质与模具的亲合力越大，易产生粘着磨损，模具寿命低。

坯料的表面状态：表面光洁度越高，模具寿命越长。

第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35（二）温度

温度的影响主要有以下四点（以高温成型为例）：（1）温度上升，模具强度下降，易产生塑性变形。图4-10（2）模具与工件的接触温度高，模具非接触面与接触面之间产生温度应力；（3）模具受热冲击，易萌生裂纹，发生疲劳断裂；（4）模具与工件之间易发生粘结，产生粘着磨损。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35二、设备特性1、设备的精度与刚度

设备精度与刚度的影响主要表现在以下三点：（1）设备运动部位的导向精度。（2）设备刚度。（3）设备弹性变形。2、速度设备速度影响设备给模具及工件的施力过程。

第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35设备特性例如：复杂硅钢片冲模材料为Crl2MoV，在普通开式压力机上使用，平均复磨寿命为1-3万次，而新式精密压力机上使用，冲模的复磨寿命可达6~12万次。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35三、润滑与冷却（一）润滑

润滑的作用：（1）减少模具与工件表面的直接接触，减少磨损，降低成形力；（2）润滑可一定程度阻碍坯料向模具传热，降低模具温度。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35润滑拉伸时润滑剂应涂抹在凹模与毛坯的接触表面。切忌在凸模与毛坯接触面涂润滑油，以防材料沿凸模滑动，并使材料变薄。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35润滑模锻时润滑剂应涂抹在模膛内,而不是毛边槽部。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素内冷：冷却方式缓和，模具温差小，冷却效果好，模具寿命高，但模具结构复杂。外冷：冷却效果显著，但模具内外温差大，且模具表面经受较大的急热急冷，易产生疲劳磨损或疲劳断裂，模具寿命低。冷却：成形热工件的模具，因接受工件的热量而升温，模具温度升高，模具强度下降。为减少热量，避免模具稳定过高、强度太低而产生塑性变形，在使用过程中应及时冷却。/16:55:4510:01:35第三节模具材料性能模具材料的基本性能第四章模具寿命的影响因素使用性能工艺性能：材料对锻造工艺的适应性/16:55:4510:01:35使用性能强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。刚度：刚度是指材料在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料弹性变形难易程度的一个象征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。在弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素屈服强度（σs）：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。/16:55:4510:01:35断裂强度（σb

）：是指材料发生断裂时的最大应力与断裂横截面积的比值。表征材料抗断裂破坏的能力。裂纹临界应力强度因子（K1C

）：材料抗裂纹扩展的能力。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:352、冲击韧度（αk）：材料承受冲击载荷或冲击能量的能力。3、耐磨性：指材料抵抗磨损的性能，它以规定摩擦条件下的磨损率或磨损度的倒数来表示，即耐磨性=dt/dV或dL/dV。4、耐蚀性：材料抗周围介质腐蚀的能力。4、硬度：材料抗外部物体压入的能力。常用的硬度包括洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度、里氏硬度、肖氏硬度、巴氏硬度、努氏硬度、韦氏硬度。第四章模具寿命的影响因素/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素热稳定性：材料在高温下，保持其组织、性能稳定的能力。耐热疲劳性：高温下，材料承受应力频繁变化的能力。/16:55:4510:01:35第四章模具寿命的影响因素工艺性能1、锻造工艺性能：材料对锻造工艺的适应性。2、切削工艺性能：材料切削加工的难易程度。3、热处理工艺性能：材料在热处理时，获得所需组织、性能和形状尺寸的难易程度。4、淬透性：材料在一定条件下进行淬火，获得淬透层深度的能力。/16:55:4510:01:35第三节模具材料性能模具的工作条件:室温冲击力较小工况：要求高强度、高硬度、高耐磨性；如冲裁模、拉伸模。室温