模具失效复习资料

1、 第一章1、 模具成型工艺：普通模锻、挤压、拉拔、冲压、压铸、塑料成型。2、 模具按工作温度分：热作模具、冷作模具、温作模具。（用加工材料的再结晶温度衡量）3、 按模具成型的材料分：金属成型、非金属成型。第二章1、 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，称为模具的使用寿命。2、 影响模具寿命的因素：内在因素：模具的结构、模具的材料、模具的加工工艺。外在因素：模具的工作条件和使用维护、制品的材质和形状大小等。3、 提高模具寿命：合理地设计模具；正确选材，开发模具新材料，改善原材料质量；采用先进的热处理工艺，提高模具热处理质量；保证加工质量、改进加工设备和

2、工艺，合理使用、维护模具。4、 失效的术语定义：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时称为制件报废。模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程叫模具服役。模具损伤：模具在使用过程中，出现尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态称为模具损伤。模具失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。模具失效分为早期失效、随机失效、耗损失效。第三章1、 模具失效常采用按经济法观点和按失效形式及失效机理两种方法分类，前一种是为了明确失效造成损失的法律责任和经济责任，后一种是为了找出失效原因，提出防护措施。2、 按经济法对失效分

3、类：正常耗损失效：模具使用者负责。模具缺陷失效：模具制造者承担。误用失效：模具使用者负责受累性失效：3、 按失效形式及失效机理分：表面损伤：表面磨损、接触疲劳、表面腐蚀。过量变形：弹性变形、塑性变形。断裂：韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、入编断裂、应力腐蚀断裂。4、 磨损失效的类型和机理分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损。磨粒磨损：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的现象称为磨粒磨损或磨料磨损。磨粒磨损机理：微观切削磨损机理、多次塑变磨损机理、疲劳磨损机理、微观断裂磨损机理。影响磨粒磨损的因素：磨粒尺寸和几何形状

4、、磨粒硬度、模具与工件表面压力、工件厚度。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的现象称为粘着磨损。粘着磨损分为：涂抹、擦伤、撕裂、咬死。影响粘着磨损的因素：材料性质、材料硬度、模具与工件表面压力、滑动摩擦速度。疲劳磨损：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。疲劳磨损分为机械疲劳磨损和冷热疲劳磨损。影响疲劳磨损的因素：材料的冶金质量、材料的硬度、表面粗糙度。其他形式磨损：气蚀磨损：由于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

5、微小麻点和凹坑的现象称为气蚀磨损。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。使局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑的现象称为冲蚀磨损。气蚀磨损和冲蚀磨损是疲劳磨损的一种派生形式，易在注塑模与压铸模中出现。腐蚀磨损：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。腐蚀磨损分为：氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损、微动磨损。5、过量变形失效：分为过量弹性失效和塑性失效。塑性失效主要形式：塌陷、鐓粗、弯曲6、 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。断裂失效分类：按断裂前的塑性变形大小分为韧性断裂【

6、缩颈现象，断裂前产生明显的宏观塑性变形】、脆性断裂【断裂前变形量小，无明显的塑性变形】。按断裂裂纹扩展的路径：分为沿晶断裂（沿晶界断裂，呈冰糖块状）、穿晶断裂（穿过晶粒内部的断裂，呈河流状）、混晶断裂（两者都有）。按断裂机理分为：一次性断裂、疲劳断裂。按断裂面对应力的取向分为：正断、切断。正断：断口的宏观表面垂直于最大正应力或最大正应变方向的断裂。切断：断口的宏观表面平行于最大正应力或最大正应变方向的断裂。7、 模具的工作条件与失效形式冷作模具的工件条件与失效形式：冷作模具分为：冷冲裁模、冷拉深模、冷挤压模、冷鐓模。冷冲裁模的失效形式主要是磨损、还会发生崩刃或局部断裂，当d比t的值较小时，还会

7、引起冲头的宏观塑性变形或折断。冷拉深模的失效形式主要是粘着磨损和磨粒磨损。冷鐓模的失效形式主要是磨损失效和疲劳断裂失效。冷挤压模分为：正挤压（坯料的流动方向与凸模运动方向相同）、反挤压、复合挤压、径向挤压。 热作模具的工作条件与失效形式热作模具分为：锤锻模、压力机锻模、热挤压模、热冲裁模、压力铸造模。锤锻模失效形式：型腔部分的模壁断裂、型腔表面热疲劳、塑性变形、磨损及锤锻模燕尾的开裂。影响模具热疲劳的因素有：材料的热疲劳系数、材料的抗氧化性、氧化层。压力机锻模的失效形式主要有：脆性断裂失效、冷热疲劳失效、塑料变形失效、磨损失效以及模具型腔的表面氧化腐蚀失效等。热挤压模失效形式主要有刃口的热磨损

8、失效、崩刃失效、卷边失效和断裂失效等。塑料模具的工作条件与失效形式塑料模分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模。塑料模的失效形式：型腔表面的磨损和腐蚀、塑性变形、断裂、疲劳和热疲劳。8、 模具失效分析的方法模具失效分析的任务：判断模具失效的性质、分析模具失效的原因、提出防止或延迟磨具失效的具体措施。模具失效分析应从以下方面考虑：合理选择模具材料、合理设计模具结构、保证加工和装配质量、样控制模具材料的质量、采用表面强化工艺、合理使用，维护和保养模具。模具失效分析方法和步骤：现场调查，断裂件的收集和处理、模具材料，制造工艺和工作情况调查、模具的工作条件和断裂状况分析、断口分析、断裂原因综

9、合分析和判定、提出防护措施。模具失效分析的基本实验技术介绍：借助体视显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子探针、x射线。第四章1、 材料抵抗过量变形失效的性能指标 弹性变形的抗力指标：刚度（越大，越不容易弹性变形）用弹性模量E和切变模量G作为材料的刚度指标。塑性变形的抗力指标:屈服强度2、 快速断裂失效的抗力指标正断抗力：衡量材料抵抗正断的性能指标。剪切抗力：衡量材料抵抗切断的性能指标。断裂的三种情况：，然后使，然后，最后，材料先发生塑性变形，然后正断，韧性断裂。软性系数 ，越大，应力状态越软，发生韧性断裂的倾向越大，反之，应力状态越硬，材料倾向于脆性断裂。称为韧脆转变温度。

10、凸模材料的抗压强度和抗弯强度可以反映凸模过载时的断裂抗力。3、 裂纹扩展的基本形式：张开型、滑开型、撕开型。张开型裂纹扩展最危险，最容易引起脆性断裂。4、 被称为材料的平面应变断裂韧度。是材料抵抗裂纹失稳扩展的抗力指标。又称临界应力强度因子。5、 一定的金属材料仅在某些特定的腐蚀介质中才发生应力腐蚀断裂。6、 疲劳断裂失效的抗力指标：循环应力的特性是由平均应力、应力半幅（根本原因）、应力比R决定的。=R= 造成疲劳的根本原因是循环应力中的交变分量7、 实际中采用疲劳极限作为疲劳断裂失效的抗力指标。8、 通常采用最易实现的旋转弯曲疲劳试验来测定在正弦波对称循环应力下光滑试样的断裂周次。9、 疲劳

11、极限【弯曲旋转，疲劳实验】10、 影响疲劳强度的因素：应力集中的影响（最主要的）、表面状态的影响、尺寸因素的影响、材料本身的影响。11、 材料磨粒磨损的抗力指标：磨粒磨损分为低应力磨粒磨损和高磨粒磨损12、 模具材料性能指标的测试方法：拉伸实验：弹性极限：材料产生弹性变形能力的衡量指标。屈服极限：材料抵抗微量塑性变形能力的衡量指标。抗拉强度：材料抵抗断裂能力的衡量指标。E刚度：材料抵抗弹性变形能力的衡量指标。延伸率、断面收缩率：材料产生塑性变形能力的衡量指标。扭转试验：材料的扭转屈服强度、扭转强度极限、切变模量G和切应力力学性能指标。扭转试验时试样截面的应力分布为表面最大，越往心部越小。硬度试

12、验和硬度指标常用方法为压入法硬度分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、努氏硬度。布氏硬度(HBS)：用淬火钢球或硬质合金球压入试验表面，求压痕的表面积S。HB越高，材料越硬。280HBS10/3000/30表示用10mm淬火钢球，在3000kgf载荷作用下保持30s时测得的硬度值280。要保证在不同的试验条件下测得同一材料的布氏硬度值相同的两个条件：压入角为常数、保证为常数。洛氏硬度(HRC)：测量压痕深度值的大小来表示材料的硬度值。维氏硬度(HB)：压头是两相对面夹角=的金刚石四棱锥体。640HV30/20表示在30kgf载荷作用下，持续20s测得的维氏硬度为640.努氏硬度与维氏硬度的区别有两

13、点：压头形状不同、努氏硬度值不是试验力除以压痕表面积之商值，而是除以压痕投影面积之商值。布氏硬度原理：用一定大小的载荷把直径为d的淬火钢球压入试样表面，保持规定时间后卸除载荷，测量试样表面的残留压痕直径d，求压痕的表面积S。 优点：压痕面积较大，能反映材料在较大区域内各自组成相的平均性能。 缺点：压痕面积较大，不宜采用在成品件上直接进行检验，测量压痕直径比较麻烦。 280HBS/10/3000/30:表示在3000kgf载荷作用下保持30s使测得硬度值为280。洛氏硬度原理：是以测量压痕深度值的大小来表示材料的硬度值。 优点：操作简便迅速，压痕小，可对工件直接进行检验，采用不同标尺可测定各种软

14、硬不同和薄厚不一试样的硬度。 缺点：压痕较小，代表性差，尤其是材料的偏析及组织不均匀等情况，使得所测硬度至的重复性差。维氏硬度原理：根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值，所用的压头是两相对面夹角136的金刚石四棱锥体。 优点：角骓压痕清晰，采用对角线长度计量，精确可靠， 缺点：测定方法麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，不宜用于成批生产的常规经验。 640HV30/20:表示在30kgf载荷作用下，持续20s测得的维氏硬度为640。冲击韧性及低温脆性：冲击弯曲试验：一次冲击试验、多次冲击试验。冲击功表示材料的变脆倾向。第五章1、 影响模具寿命的因素实际上就是影响模具承载能力的因素，主要

15、包括：模具结构设计、模具工作条件、模具材料、模具的热加工和冷加工、模具使用状况等方面因素。2、 影响模具寿命的几何形状因素主要包括：模具的圆角半径、凸模端面形状、凹模锥角和凹模截面变化的大小。3、 模具圆角半径分为凸圆角半径（影响模具的工艺）和凹圆角半径（影响模具的寿命）。4、 凸模的端面形状分为：平底带锥台凸模、平底凸模、半球面凸模、平底带锥角凸模。5、 模具的结构形式分为：整体式和组合式（用组合式可以避免应力集中和裂纹的产生）6、 预应力镶套凹模：模体采用结构钢。工作部分为高速钢，二者过盈配合使工作部分预先产生切向压应力，以抵消一部分工作时产生的切向拉应力，提高模具寿命。7、 模具工作间隙

16、：最适为板料厚度的15%。8、 热作模具结构要点：避免突出尖角、采用内冷结构、减轻热-机械载荷9、 金属件的成型模比非金属件的成型模寿命低，固体材料的成型模比液体材料的成型模具寿命低。10、 模具的使用方法与维护：润滑：减少磨损、冲洗杂质、冷却表面。冷却方法分为：内冷和外冷11、 模具材料的性能：模具材料的基本性能包括使用性能和工艺性能模具所承受的实际应力主要包括工作应力、残余应力、应力集中。材料的抗拉强度是衡量材料抵抗断裂能力的指标，断裂韧度是衡量模具材料抵抗裂纹扩展断裂能力的指标。使用性能：强度、冲击韧度或冲击功、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性、耐热疲劳性。工艺性能：锻造工艺性能、切削加

17、工工艺性能、热处理工艺性、淬透性减轻磨粒磨损的主要措施：对于低应力磨粒磨损，选择含碳量高的材料。对于重载荷或大冲击载荷下的磨粒磨损，选择组织为高硬度，良好韧性的贝氏体。采用合金钢时，通过热处理提高抗磨粒磨损的能力对模具表面，用润滑油。确定材料硬度时，应以=1.3为依据。减轻粘着磨损的主要措施尽量选择互溶性少、粘着倾向小的材料配对。提高氧化膜的稳定性，提高氧化膜与基体的结合力采用表面渗碳、渗磷、渗氮等处理工艺防止金属腐蚀的措施：所选材料既耐腐蚀又便于加工制造设计上尽可能降低热应力避免流体停滞、聚集，局部过热等添加缓冲剂和除去介质中的有害物质采用表面覆盖层把金属和有害介质隔开采用电化学保护的方法对

18、金属通以电流进行极化提高疲劳磨损抗力的措施提高冶金质量在基体为马氏体的组织中，减小碳化物粒度并使其呈球形均匀分布。合理选择表面硬化工艺改善模具表面状态提高耐热疲劳抗力的措施：选择最佳结构，使截面圆弧过渡，避免或降低应力集中。选择优良的抗热疲劳性的材料采用表面硬化工艺。12、 模具热处理缺陷分为：过热和过烧、氧化和脱碳、热处理裂纹（纵向裂纹、横向裂纹、表面裂纹）、硬度不足和软点、黑色断口、脆性、表面腐蚀、热处理变形（体积变形和形状变形）。过热：加热温度过高，保温时间过长及炉内温度不均匀等，引起模具钢晶粒粗大的现象。过烧：加热温度过高引起晶界出现局部熔化和氧化的现象。13、 模具热处理变形的校正：机械法、热应力法。第六章1、冷作模具钢