模具寿命

1第一章1.模具是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备。2.提高模具的寿命分其实就是延缓模具的实效，找到失效的原因和解决的措施，达到提高模具寿命的目的。3.模具失效的分析意义在于：通过对模具失效残骸的研究，可查明失效的机理和过程，并对失效的原因作出判断，从而可针对性地采取改进和预防措施，避免同类失效再次发生，达到改进模具质量、延长使用寿命、提高服役安全性和可靠性的目的。4.拉拔：在拉拔时，材料两向受压，一向受拉，通过模具的模孔而成型，获得所需形状尺寸的型材、毛胚或零件。5.冲压：冲压是利用冲模使材料发生分离或变形，从而获得零件的加工方法。6.压铸：压铸是以一定压力将熔融金属高速压射充填到压铸模型腔内，在压力下凝固而形成铸件的工艺方法。7.模具分类：1)按模具所加工材料的再结晶温度分①冷变形模具②热变形模具③温变形模具2)按模具加工坯料的工作温度分①热作模具②冷作模具③温作模具3)按模具成型的材料分①金属成型模具②非金属成型模具4)按模具的用途分①锻造模具②冲压模具③挤压模具④拉拔模具⑤压铸模具⑥塑料模具⑦橡胶模具⑧陶瓷模具⑨玻璃模具其它模具等第二章1.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，简称模具寿命。2.影响模具寿命的因素1)内在因素主要指模具的结构、模具的材料和模具的加工工艺。2)外在因素包括模具的工作条件和使用维护、制品的材质和形状大小等。3.提高模具寿命实质上意味着和模具失效作斗争。4.模具寿命与失效的术语定义1）制件报废2）模具服役3）模具损伤4）模具失效5）早起失效6）正常失效5.我国模具基本分为10大类，其中冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。6.生产模具的时间1）模具设计时间T12）模具加工时间T23）模具安装、调试时间T34）模具修复及维护时间T45）模具工作时间T57.模具寿命与实效的术语定义1)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。2)模具安装调试后，正常生产合格产品的过程叫模具服役。3)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。4)模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。5)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，称为模具的早期失效。6)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时，称为模具的正常失效。第三章1.按经济法观点对失效分类1)正常耗损失效模具的使用时间已到寿命终止期，属正常失效，应由模具使用者自己负责。2)模具缺陷失效属于模具质量问题，应由模具制造者承担责任。3)误用失效属于使用不当造成的失效，应由模具使用者承担责任。4)受累性失效属于其他原因或自然灾害等不可抗拒的因素所导致的失效。2.按失效形式及失效机理分类1)表面损伤主要包括表面磨损、接触疲劳、表面腐蚀等。22)过量变形包括过量弹性形变、塑性变形等。3)断裂主要包括韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、应力腐蚀断裂等。3.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。4.磨粒磨损的主要特征：磨擦表面上有擦伤、划痕或形成犁皱的沟痕。5.当磨粒的棱角尖锐且凸出较高时，金属表面磨损率较大，反之较小。6.要减小磨粒磨损量，金属的硬度Hm应比磨粒的硬度Ha高。7.模具与工件之间的表面压力越大，磨粒压入金属表面的深度越深，则磨损量越大。8.工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工件的深度越深，对模具的磨损量越小。9.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。10.粘着磨损分为四种类型1)涂抹当较软金属的剪切强度小于接触处的粘合强度，也小于外加的切应力时，剪切破坏发生在离粘着结合面不远的较软金属层内，被剪切的软金属涂抹在硬金属表面上的现象。2)擦伤软金属表面有细而浅的划痕；有时硬金属表面也有划伤的现象。3)撕脱剪切破坏发生在磨擦副一方或两方金属较深处，有较深划痕的现象。4)咬死磨擦副之间咬死，不能相对运动的现象。11.粘着磨损的主要特征：金属表面有细的划痕，沿滑动方向可能形成交替的裂口、凹穴。最突出的特征是摩擦副之间有金属转移，表层金相组织和化学成分均有明显变化。磨损产物多为片状或小颗粒，在金属表面形成大小不等的结疤。12.相同金属或互溶性大的材料组成的摩擦副，粘着效应较强，易产生粘着磨损；性质不同的金属或互溶性较小的材料组成的摩擦副，不易产生粘着磨损。13.具有多相组织的金属比单相组织的金属抗粘着磨损的能力强。14.模具材料和工件材料硬度相差越大，则磨损越小。15.两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的现象称为疲劳磨损或麻点磨损。16.疲劳磨损的特点：疲劳磨损裂纹一般产生在金属的表面和亚表面内，裂纹扩展的方向平行于表面，或与表面成10°～30°的角度，只限于在表面层内扩展。疲劳磨损没有一个明显的疲劳极限，寿命波动很大。17.当模具表面与液体接触时，由于金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象称为气蚀磨损。18.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。19.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。20.模具在使用过程中，产生的弹性变形量超过模具匹配所允许的数值，使得成型的工件尺寸和形状精度不能满足要求而不能服役的现象，称为过量弹变形失效。21.模具在使用过程中，由于发生塑性变形改变了几何形状或尺寸，而不能通过修复继续服役的现象称为塑性变形失效。22.韧性断裂断口的宏观特征为断口截面尺寸减小，有缩颈现象。23.脆性断裂断口的宏观特征为断口截面尺寸无明显变化，不产生缩颈。24.裂纹沿多晶体晶界扩展分离产生的断裂，也称为晶界断裂。25.沿晶断裂在室温下往往是脆性断裂。26.疲劳断裂是指在较低的循环载荷作用下，工作一段时间后，由裂纹缓慢扩展，最后发生断裂的现象。疲劳断裂总是在应力最高、强度最弱的部位上形成。疲劳断口明显地分为疲劳扩展区（光亮区）和最后断裂区（粗糙区）。27.韧性材料断口具有纤维状特征，脆性材料断口具有结晶状特征。28.多种失效形式的交互作用1)磨损对断裂的促进作用磨损沟痕可成为裂纹的发源地。当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成断裂2)磨损对塑性变形的促进作用模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，造成另一部位承受过大的应力而产生塑性变形。3)塑性变形对磨损和断裂的促进作用3局部塑性变形后，改变了模具零件间正常的配合关系。如塑性变形后，模具间隙不均匀，间隙变小，必然造成不均匀磨损，磨损速度加快，进而促进磨损失效；另一方面，塑性变形后，模具间隙不均匀，承载面积变小，会带来附加的偏心载荷以及局部应力过大，造成应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。29.冷拉伸模的失效形式主要是粘着磨损和磨粒磨损。30.冷镦模最常见的失效形式是磨损失效和疲劳断裂失效。31.冷挤压分为四种类型1)正挤压金属坯料的流动方向与凸模运动方向相同为正挤压。2)反挤压金属坯料的流动方向与凸模运动方向相反为反挤压。3)复合挤压金属坯料的流动方向一部分与凸模运动方向相同，另一部分与凸模运动方向相反为复合挤压。4)径向挤压金属坯料的流动方向垂直于凸模运动方向为径向挤压。32.锤锻模的基本失效形式1）模具型腔部分的断裂2）型腔表面的热疲劳3）型腔表面的磨损4）模具型腔的塑性变形5）模具燕尾开裂33.锤锻模的早期脆性断裂是在锤击次数较少时发生的。34.压力铸造模是在压铸机上用来压铸金属铸件的成型模具。35.压铸模的型腔表面主要承受液态金属的压力、冲刷、侵蚀和高温作用，每次压铸脱模后，还要对型腔表面进行冷却、润滑，使模具承受频繁的急热、急冷作用。36.当模具热处理时，由于回火不足，组织中仍有较多的残余奥氏体，在服役温度下残余奥氏体将转变为马氏体，从而产生相变内应力，这也是引起模具开裂的因素。37.1）压铸锌合金时，模具的工作寿命较长。2）压铸铜合金时，模具的使用寿命远低于压铸铝合金。3）压铸铁合金时，模具的寿命很低。38.在一般情况下，注射模的温度变化比较急剧，易产生热疲劳裂纹。39.断口的宏观分析是用肉眼、放大镜或低倍立体显微镜观察和分析断口的形貌。40.金相显微镜是失效分析中常用的手段，如加工工艺（铸造、锻造、焊接、热处理、表面处理等）不当或工艺路线不当造成的非正常组织或材料缺陷，都可以通过金相检验鉴别出来。对于腐蚀、氧化、表面加工硬化、裂纹特征，尤其是裂纹扩展方式（穿晶或沿晶），都可从金相检验得到可靠的信息。但由于金相显微镜的分辨率低，精深小，不宜作断口观察。第四章1.材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。2.金属材料的弹性模量E和切变模量G主要受温度和材料截面形状、尺寸的影响。3.模具发生塑性变形的根本原因，是由于在外力作用下，模具整体或局部产生的应力值大于模具材料屈服点的应力值。4.受载模具在任一危险点上总存在着最大正应力σmax和最大切应力τmax。5.拉应力增大时，易使材料产生脆性断裂。6.α=σmax/τmax式中，α称为应力状态的软性系数。α值越大，表示应力状态越软，材料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。例如：材料承受三向不等拉伸时发生脆性断裂的倾向最大。7.Tc称为韧－脆转变温度。8.影响脆性断裂的基本因素1）材料的性质和健全度2）应力状态3）工作温度4）加载速度9.加载速度对脆性材料脆断倾向的影响和工作温度的影响类似。10.当材料内部已有裂纹存在时，是否会发生快速断裂，则取决于裂纹尖端的赢了场强度的材料的断裂韧度。11.断裂韧数KⅠc是材料抵抗裂纹失稳扩展的抗力指标。12.当模具在工作中经常和某些腐蚀介质接触时，在拉应力和腐蚀介质的共同作用下，经过一段时间后可能乎发生断裂，所以称为应力腐蚀延迟断裂。13.造成疲劳的根本原因是循环应力中的交变分量σa。静载应力分量σm对疲劳断裂会产生很大影响。14.模具的劈来断裂的特点41）失效抵力低2）塑性变形的高度局部性和不均匀性3）试验数据分散4）脆性断裂5）对材料表面及内部的缺陷高度敏感6）疲劳断口有明显特征15.引起疲劳失效的循环应力的最大值σmax低于材料的屈服强度σS。16.疲劳裂纹多萌生于表面应力集中处。17.影响疲劳强度的因素1）应力集中的影响2）表面状态的影响3）尺寸因素的影响4）材料本身的影响18.因应力集中导致的疲劳失效，在各种影响因素中居首位。19.材料的强度越高，疲劳断口敏感度越大，而强度较低、内部又有许多缺陷的灰铸铁，其疲劳断口敏感度很小。20.材料磨粒磨损的抗力指标在低应力磨粒磨损条件下，材料的磨损量与接触压力成正比，与材料的硬度成反比。这要求模具模具钢具有高的硬度和耐磨性，应提高钢中碳和合金元素的含量，并经过适当的热处理，使其显微组织在高强度的基体上均匀分布有更硬的碳化物或氮化物相。高应力磨损多发生在磨擦表面承受高能量冲击载荷时，其应力很高，足以将磨粒打碎，并使材料表面层产生小量塑性变形。在这种冲击磨损条件下，要求材料有很高的加工硬化能力，加工硬化后的硬度要高，而材料基本保持良好的韧性，如高锰耐磨钢；但这种情况在模具中很少见到。多数承受冲击的模具的磨损类型介于低应力和高应力之间。在这种情况下，为了提高材料的耐磨性，不仅要求有高的硬度，还要求有较好的韧性。21.扭转试验可计算出材料的扭转屈服强度τs、扭转强度极限τb、切变模量G和切应变γ等力学性能指标。22.抗弯强度σbb是材料抵抗截面弯曲的极限系数。23.压缩试验主要用于脆性材料。24.硬度表达了材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。25.拉伸试验可测得的力学性能1)弹性极限σe材料产生弹性变形能力的衡