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模具的失效形式及影响因素

2019-10-29 点击:1644

为了延长模具的使用寿命,应该首先分析失效的模具。在制定改善模具寿命的技术方案并采取技术措施之前,首先必须了解此类模具的主要失效模式,即了解导致模具失效的最常见和最大数量的失效模式,以及失效原因及主要影响因素。因为相同类型的模具将具有不同的失效模式,例如某些模具可能会破裂和失效,而某些“某些模具可能由于塑性变形而失效,这需要掌握各种失效模式的比例以及每种失效模式的使用寿命。例如,有些模具虽然最终会因磨损而失效,但使用寿命却很高;其中,“有些模具会因断裂而失效,并且使用寿命极低,因此有必要集中精力关于断裂的原因,首先要解决断裂问题。

影响模具破坏的因素

对于不同类型的模具,故障的主要形式将有所不同。例如,冷作模具容易发生脆性断裂破坏,而热作模具容易发生冷热疲劳破坏。即使使用“模具类型,失效形式也会发生变化。

1。模具结构的影响

模具结构包括模具几何形状,模具间隙,端面倾斜角和过渡角尺寸;冷却水路径和装配结构设置在热加工模具中。不合理的模具结构会导致严重的应力集中或过高的工作温度。

2。模具材料的影响

模具材料必须满足模具在塑性变形,抗断裂性,耐疲劳性,硬度,耐磨性,抗热疲劳性等方面的要求。如果不满足,将导致模具过早失效。在循环载荷下,如果材料的抗疲劳性较差,则在“恒定应力循环后,可能会引发疲劳裂纹并逐渐扩展,直到模具破裂。”

模具钢的冶金质量对模具的失效模式也有很大的影响。钢中的非金属夹杂物强度低,可塑性低,并且容易形成图案源,导致模具过早失效。钢中碳化物的量太大,形状,尺寸和分布都不理想,这严重降低了钢的冲击韧性和抗断裂性,导致模具塌陷,断裂和开裂。中心是松散的和白色的,这降低了钢的抗压强度,并且易于使模具的工作面凹陷和淬火。

3。热处理和制造工艺的影响

模具的热处理的目的是为模具获得所需的质地以获得所需的性能。但是,如果热处理不当或工艺不合理,可能会导致热处理缺陷或模具性能下降,从而可能导致模具过早失效。如果淬火温度太高,将导致钢的过热甚至过度燃烧,这将导致晶粒长大和晶界熔化。这会导致模具的韧性降低,从而导致模具过早地崩裂或破裂,特别是对于承受较大冲击载荷的锻模和冷作模具,并且钢的晶粒尺寸不应严格控制。如果淬火温度太低,则难以确保足够的合金元素溶解在基体中,这会降低钢的基体强度和组织稳定性,并且钢易于过早变形,塌陷或热疲劳开裂。如果淬火冷却速度太快或油温太低,则会发生淬火微裂纹,这将更可能引起热疲劳裂纹,甚至早期断裂。如果模具回火温度太高,则硬度降低,强度和耐磨性降低,并且难以修复。然而,如果回火温度过低且回火不足,则模具中残留高的淬火应力,并且模具的韧性降低,从而使模具过早地破裂。

模具的加工制造过程,特别是锻造过程,对模具的失效有很大的影响。合理的锻造工艺可以分解大尺寸的碳化物,并使它们均匀分布。但是,如果锻造过程不合理,将无法达到破碎晶粒,改善方向性和增加钢密度甚至触发的目的。锻造裂纹等缺陷。因此,应严格控制锻造加热温度的控制,加热时间的控制以及锻造后的冷却速度的控制。锻后退火的目的是消除锻后应力。退火对模具钢的耐断裂性是否有足够的影响也很大,必须充分注意退火工艺;模具的切割过程应严格保证尺寸过渡处圆角的半径,圆弧和直线应光滑。严格禁止在工作部件上留下刀痕,以确保工作部件平滑无缝。如果出现尖角或粗糙表面,留下刀痕,则很容易破裂刀痕或尖角处的疲劳裂纹,导致模具疲劳失效;磨削工艺不当,例如进给速度过大,冷却不足等。表面磨削或开裂,降低了模具的疲劳强度和抗断裂性;模具的电气加工(包括线切割和EDM)会在模具表面产生拉应力和微裂纹,并导致模具过早开裂和表面剥落。有时由于模块中的内部应力,特别是淬火硬化模块的内部应力较高,并且在电动加工之前未采取任何措施降低内部应力,应力会在电动加工过程中重新分布,这很容易导致模具变形或破裂。

资料来源:《模具材料与表面处理》康俊元,主编。北京:北京理工大学出版社,2007。6

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