雷奕201224011114材料一班

模具材料及表面工程技术考查论文题目：影响模具失效的因素讨论姓名：雷奕班级：材料成型一班学号：201224011114成绩：影响模具失效的因素讨论雷奕指导老师:王涛老师摘要：模具影响失效的主要影响因素，比较不同的模具材料及其热处理后的性能根据模具服役环境条件，提出一些有效的措施以提高模具的使用寿命。关键词：模具因素失效Abstract:moldaffectthefailureofthemaininfluencefactors,comparedifferentdiematerialandheattreatmentafteraccordingtotheperformanceofmouldserviceenvironment,putforwardsomeeffectivemeasurestoimprovetheservicelifeofmould.Keywords:moldfailurefactors引言：现代模具正在快速的发展，已经不再只要求一般的制造了，对经济和质量上都有很高的要求，在最近的这几十年里，模具的发展更是像开飞机一样，高速飞行，在许多方面我国已经有了很多的成果，但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期，主要是由于管理技术和设计技术落后，造成模具的非正常失效而报废。（1）因此，研究模其的失效机理，对提高模具精度和延长模具的使用寿命，具有十分重要的意义。因此我写的这篇文章就是围绕失效和寿命进行讨论。当模具承受的负荷超过钢材的屈服强度时，模具会产生塑性变形，而导致塑性变形失效。1.模具材料在设计模具时，首先是选择模具材料。由于在合金元素中，硅、锰、铬、钼等主要作用是提高淬透性；而作为碳化物形成元素的铬、铝、钨、矾等在钢中形成合金渗碳体和特殊碳化物，可提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性（2）；基于这些特点，可按以下原则来选择模具材料。对于形状简单、冲压件尺寸不大的简单模具，常用碳素工具钢(如聪A、T10A等)；对于形状较复杂、冲压尺寸较大的模具。选用CrWMn、Crl2、Crl2Mov、Cr6WC、W18Cr4V等j精密冲压模具，可采用Cr12MoV、W18Cr4V、GYl5、GY20等。另外，热作模具主要用5CrMnMo、5CrNiMo；冷作模具主要用T10A、9MnV、Crl2MoV、Cr6WC”。（3）对于塑料模具，40CrMnMo钢适用于高耐磨、高强度和韧性的大型型芯、型腔；3Cr2W8V、38CrMoAl等用于形状复杂、要求耐腐蚀的高精度型腔、型芯；45钢用于形状简单、要求不高的型腔、型芯。（4）在挤压过程中，由于材料与模具之间存在摩擦，而摩擦就会产生磨损，而磨损就是影响材料寿命和失效的一个重要因素。2.塑性变形失效模具在服役过程中，因金属变形流动，在模具表面产生激烈的摩擦，引起模具表面物质的损耗，使模具的几何形状及粗糙度发生变化，造成被加工零件的形状、尺寸和表面质量不符合要求时，模具及失效（5）模具因为磨损或者其他形式失效、种植不可修复而报废之前所加工的产品的件数，称模具的使用寿命，简称模具寿命。指在保证制件品质的前提下，所能成形出的制件数。模具失效可分为非正常失效和正常失效。正常失效是指模具经长时间使用，因缓慢塑性变形、蠕变、均匀磨损以及疲劳断裂，致使在达到预计的寿命后，不能继续使用而报废。非正常失效是指模具未能达到一定工业技术水平下所公认的寿命就无法继续使用的失效。模具失效形式大致为磨损、断裂和塑性变形等。按磨损的机理不同，可分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。（6）(1)磨料磨损由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象，称为磨粒磨损。其特征是在摩擦副对偶表面沿滑动方向形成划痕。（7）(2)疲劳磨损提高疲劳性能和减少疲劳磨损，主要是提高材料摩擦抗力，即提高材料的硬度。由于最大摩擦应力只产生在材料表层，故能提高表层强度的表面硬化处理对防止疲劳磨损最有效。然而并不是硬度越高越好，因为高硬度会引起塑性的显著下降，脆性增大，容易崩裂。（8）(3)腐蚀磨损这是一种化学腐蚀作用为主、并伴有机械磨损的轮齿损伤型式。一般来说，在腐蚀过程中磨损是中等程度的。但是，由于有腐蚀作用，可以产生很严重的后果，特别是在高温或潮湿的环境中。在有些情况下，首先产生化学反应，然后才因机械磨损的作用而是被腐蚀的物质脱离本体。另外一些情况则相反，先产生机械磨损，生成磨损颗粒以后紧接着产生化学反应。齿面上呈现均匀分布的腐蚀麻坑，工作齿面沿滑动方向并伴有磨蚀痕迹。进入润剂中的活性成分和轮齿材料发生化学和电化学反应，引起齿面腐蚀。由于摩擦或冲刷作用而使蚀斑被磨失或冲掉，形成腐蚀磨损。在高温时，极压添加剂形成非常活泼的腐蚀剂而侵蚀齿面工艺过程中残留于齿面上的不利介质也会引起腐蚀磨损。（9）3.疲劳失效疲劳失效的特征实在模具的某些部位，经过一定的服役期，萌生了细小的裂纹，并逐渐向纵深扩展，裂纹扩展到一定的尺寸后，严重削弱模具的承载能力而引起断裂。使模具发生疲劳顺上的根本原因是循环载荷。而许多热作模具，其疲劳断裂寿命主要取决于疲劳裂纹的扩展时间，热锻模在受到锤击时，可能受力过载，但更为多见的也是疲劳破坏。（10）4.磨损失效发生磨损的根本原因是摩擦，在模其服役过程中，多种磨损方式是共同作用的。不同的磨损出现后，互相促进，造成恶性循环，使磨损加剧。这就得提高模具的耐磨性来降低磨损，（11）而耐磨性取决于硬度，还应提高材料剪切抗力，即提高材料硬度，（12）因此，降低磨损速度的最有效方法是选用高强度和硬度的材料，采用合适的工艺手段处理方法强化模具的工作表面也是一个不错的选择。5.冷疲劳失效在极冷极热的条件下服役的热作模具，锻压数百次或数千次后，型槽表面出现许多的细小裂纹，其形状有网状、放射状、平行状等。（13）6.断裂失效模具出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失服役能力时，成为断裂失效。断裂可分为塑性锻炼和脆性断裂。模具材料多为中、高强度钢，断裂的形式多为脆性断裂。（14）模具的断裂过程，可分为一次性断裂和疲劳断裂两类。（15）一次性断裂：有时模具在冲压时突然断裂，裂纹一旦萌生后即失稳扩展，称一次性断裂。它的主要原因是严重超载或模具材料严重催化》疲劳断裂：零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。疲劳极限：在一定条件下①纯弯曲；②完全对称循环；应力幅恒定；④频率在3000-10000次/分；小试样有足够大的过渡圆角，表面经过抛光；由试验中得出的，在107周次下任不断裂的最大应力。提高疲劳极限的途径主要有：在零件结构设计中尽量避免尖角、缺口和截面突变，以免产生应力集中而由此产生疲劳裂纹；提高零件表面加工质量，减少疲劳源；采用各种表面强化处理等。（16）7.模具材料性能的影响模具材料的性能对模具的寿命影响较大，这些性能包括：强度、冲击韧度、耐磨性、耐蚀性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性。（17）8.模具制造过程的影响（1)在模块锻造时，模块加热和冷却所带来的内外温差会产生温差应力；镦粗、冲孔和扩孔等过程如技术参数选择不当易使锻坯开裂。此外，当锻比超过一定值后，由于形成纤维组织，横向力学性能急剧下降，导致各向异性。（2)在模具的电加工中，会出现不同程度的变质层，此外由于局部骤热和骤冷，还容易形成残余应力和龟裂。（3)模具热处理安排在模块锻造、粗加工之后，几乎是模具加工的最终工序。模具材料的选用及热处理工序的确定对模具性能的影响极大（18）9.模具结构的影响模具结构对模具受力状态的影响很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀，不易偏载，应力集中小。模具种类繁多，形式差别很大，工作环境也不尽相同，下面从几个具有共性的方面加以讨论。（1)圆角半径圆角半径分为外(凸)圆角半径和内(凹)圆角半径。工作部位圆角半径的大小，不仅对成形过程及成形件品质有影响，也对模具的失效形式及寿命产生影响。（2)模具结构形式①整体模具与镶拼模具整体模具的凹圆角半径很易造成应力集中，并由此引起开裂。②模具的导向采用导向装置的模具，能保证在模具中各相关零件相互位置的精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀磨损。（19）10.模具工作条件的影响（1)成形件的材料、温度①材质成形件的材料有金属和非金属。一般来讲，非金属材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿命高。因此，金属件成形模比非金属成形模的寿命低。②温度在成形高温工件时，模具因接受热量而升温，随着温度的上升，模具的强度下降，易产生塑性变形。同时，模具同工件接触的表面与非接触表面温度差别很大，在模具中造成温度应力。（2)设备特性①设备的精度与刚度模具成形工件的力是由设备提供的，在成形过程中，设备因受力将产生弹性变形。②速度设备对模具及工件的作用力是在一段时间内逐渐增加的，设备速度影响施力过程。设备速度愈高，模具在单位时间内受的冲击力愈大(冲量大)；时间愈短，冲击能量来不及传递和释放，易集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度。因此，设备速度越高，模具越易断裂或塑性变形失效。（3)润滑润滑模具与坯料的相对运动表面，可减少模具与坯料的直接接触，减少磨损，降低成形力。同时，润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热，降低模具温度，对提高模具寿命都是有利的。（19）11.模具加工工艺对模具失效的影响模具加工一般要经过切削加工等，如果方法不当，或者加工质量存在问题会对模具有影响（20）12.模具的维护每个模具应该根据特定的方案进行相应的维护，以提高使用率。（21）提高模具使用寿命的途径可能还有很多其他的方法，我们需要更长时间在实际生产过程中来总结经验。只要认真、客观的遵循规律，稳定有效的提高模具的使用寿命指日可待。（22）真结束语与国外相比，我国的许多技术还很落后，许多技术还需要研究证明，但只要我们在实践中认真总结，运用好各种减少模具失效的方法，模具的失效率就会大幅度降低。参考文献：1.百度百科模具的发展20102.王焕庭机械工程材料大连：理工大学出版社20123.姜奎华冲压工艺与模具设计北京：机械工业出版社20134.佚名编写组塑料模具设计手册第二版北京：机械工业出版社{M}20145.模具材料及表面工程技术张蓉北京：化学工业出版社20136.模具寿命与失效隽海峰西安航空职业技术学院20117.百度百科魔粒磨损名词解释20158.搜狐搜索疲劳磨损名词解释20159.好搜百科腐蚀磨损名词解释201510.佚名模具失效与寿命讨论201011.佚名编写组塑料模具设计手册第二版北京：机械工业出版社201212.招慧玲模具寿命影响因素的探讨201313.模具材料及表面工程技术张蓉北京：化学工业出版社201414.百度文库清风_晓跃模具失效分析201215模具材料及表面工程技术张蓉北京：化学工业出版社201516.好搜百科账号113618779疲劳断裂201217.王爽模具失效分析论文北京理工大学201118.百度文库账号297538530模具失效分析论文201219.孙伟模具失效与维护论文201020.刘冰玉影响模具寿命的因素商丘技师学院201221.百度文库模具的维护必要性22.华林冷挤压模具的实效分析和提高寿命的途径2010