模具失效的探討

摘要：分析影響模具失效的基本因素，模具失效是模具結構設計、模具零件材料選擇、加工及熱處理工藝、模具的使用維護狀況等因素綜合作用的結果，并探討解決模具失效的途徑。

關鍵詞：模具失效形式;模具失效分析;模具壽命

中圖分類號：TG76文獻標識碼：A文章編號：1671-864X（2015）09-0133-01

一、模具失效的形式

模具失效是指模具工作部分發生嚴重磨損或損壞而不能用一般修復方法如刃磨、拋磨，使其重新服役的現象。

模具的失效分偶然失效，因設計錯誤、使用不當引起模具過早破損和工作失效因正常破損而結束壽命兩類。

模具壽命是指模具自正常服役至工作失效期間內所能完成制件加工的次數。若模具在使用中需刃磨或翻修，則模具總壽命為各次刃磨或翻修間隔內完成制件加工次數的總和。

模具的主要失效形式是斷裂、過量變形、表面損傷和冷熱疲勞。冷熱疲勞主要出現于熱作模具，在冷作模具上不出現。其他三種形式在冷、熱作模具上均可能出現，并按具體的損傷形態還可進一步分類如下：

（一）塑性變形。當模具承受的負荷超過模具鋼材的屈服強度時，模具會產生塑性變形。如型腔、型孔脹大，棱角倒塌以及模芯鐓粗、縱向彎曲等

（二）磨損。當模具在使用過程中，因金屬變形流動，在模具表面產生激烈的摩擦，引起模具表面物質的損耗，使模具的幾何形狀及粗糙度發生變化，造成被加工零件的形狀、尺寸和表面質量不符合要求時，模具即失效。另外，在摩擦過程中，模具工作表面黏附了一些坯料金屬，因而使模具的幾何形狀發生變化而不能繼續服役，也視為磨損失效。因此磨損失效表現為：刃口鈍化、棱角變圓、平面下陷、表面溝痕鈍化、剝落黏模等

（三）疲勞斷裂。是指在模具的某些部位，經過一定的服役期，萌生了細小的裂紋，并逐漸向縱深擴展，裂紋擴展到一定的尺寸后，嚴重削弱模具的承載能力而引起斷裂。疲勞裂紋萌生于應力較大的部位，特別是有應力集中的部位如尺寸過渡、缺口、刀痕、磨削裂紋等。

二、模具失效的分析

模具的失效分析，是對已經失效的模具進行失效過程的分析，以探索并解釋模具的失效原因。其分析結果可以為正確選擇模具材料、合理制定模具制造工藝、優化模具結構設計以及模具新材料的研制和新工藝的開發等提供有指導意義的數據，并且可預測模具在特定使用條件下的壽命，因而，這是一項有重要實際意義的工作。

模具失效分析的一般步驟為：

（一）生產現場調查在模具使用現場了解設備狀況和操作工藝，統計模具的壽命和失效形式，收集并保存那些失效模具供分析用。

（二）模具用材和制造工藝調查復查模具材料的化學成分和冶金質量，詳細了解模具的鍛造、機械加工、熱處理工藝及操作過程。其中應重點了解熱處理與鍛造工藝及其質量檢驗。

（三）對模具進行失效分析對失效模具損傷處進行外觀分析，了解損傷種類，尋找損傷起源，觀察損傷部位的表面粗糙度和幾何形狀等，斷口分析以及金相分析，綜合各方面的分析結果，判斷模具失效的原因以及影響失效過程的各種因素。

模具失效的原因可以認為有四個方面，即工作環境、操作人員經驗或水平、模具本身質量和生產管理制度。其中最重要的原因是模具本身的質量。考慮到這點，對模具失效原因進行分析時，重點應放在影響模具質量的制造過程。制造過程方面的原因可以認為有以下幾方面：①結構設計不當;②材料選擇和質量問題;③毛坯鍛造不良;④機械加工缺陷;⑤熱處理不當;⑥裝配精度不高。

在實際生產中模具的工作條件往往很復雜，因此其失效形式和原因也不是單一的。但只要掌握了失效分析的方法，充分利用已有技術資料對失效模具進行綜合分析，就能準確找出其失效原因。

參考文獻：

[1]鄭瀅瀅.模具的失效形式與修復[J].裝備制造技術2014年01期

[2]楊宗田.模具失效的原因及預防措施[J].模具制造 2004年06期