模具的服役條件、失效形式及導致模具失效的因素

⒈常用的模具有哪些？

冷作模具有：落料模具、冷孔模具、冷沖壓模、冷擠壓模具、冷鐓模具、拉伸彎曲模具、拉絲模具、滾絲模具、壓印模具、輥壓模具等。

熱作模具有：熱鍛模具、精鍛模具、熱擠壓模具、熱沖裁模具、壓鑄模具等。

塑料模具有：壓制成型模具、注射成型模具、擠出成型模具、壓延成型模具等。

⒉模具的服役條件都有哪些？

①冷作模具的服役條件   冷作模具主要用于金屬或非金屬材料的冷態(tài)左形。在服役過程中承受拉伸、彎曲、壓縮、沖擊、疲勞等不同應力的作用，而用于金屬冷擠、冷鐓、冷拉伸的模具，還要承受300℃左右的交變溫度作用。

②熱作模具的服役條件   熱作模具主要用于高溫條件下的金屬成形，模具是在高溫下承受交變應力和沖擊力，工件成形溫度往往在1000℃以上，模具還要經(jīng)常駐高溫氧化及燒損，在強烈水冷條件下經(jīng)受冷熱變化引起的熱沖擊作用。

③塑料模具的服役條件   塑料模具中的熱固性塑料模具受力較大，而且溫度為200~250℃左右，模具在較強的磨損及浸蝕條件下工作，而熱塑性塑料注射模具其受力、受磨損都不大嚴重，但部分塑料品種含有氯及氫，當壓制時易放出腐蝕性氣體，模具型腔要經(jīng)受氣腐蝕作用。

⒊何謂模具失效？失效形式有哪些？

模具的失效是指模具喪失了正常工作能力，其生產(chǎn)出的產(chǎn)品已成為廢品。模具失效形式有磨損、變形、疲勞、腐蝕、開裂及斷裂等。

⒋導致模具失效的因素有哪些？

①模具結(jié)構(gòu)因素   模具結(jié)構(gòu)包括模具形狀、模具尺寸間隙、沖頭模具長徑比、端面傾斜角、過渡圓角大小；熱作模具中開設冷卻水路、裝配結(jié)構(gòu)等。不合理的模具結(jié)構(gòu)可能引起嚴重的應力集中或高的工作溫度，從而惡化模具的工作條件，導致模具過早失效。

②模具材料因素   模具材料必須滿足模具對塑性變形抗力、斷裂抗力、疲勞抗力、硬度、耐磨性、冷熱疲勞抗力等性能的要求，如不能滿足，則會發(fā)生模具早期失效。如在循環(huán)載荷下，如果材料疲勞抗力差，經(jīng)一定應循環(huán)后，可能萌生疲勞裂紋，并逐漸擴展直至模具斷裂失效。另外，模具材料的治金質(zhì)量對模具的失效有很大的影響。鋼中的非金屬夾雜物自身強度和塑性很低，容易形成裂紋源，引起模具早期失效。鋼中碳化物的數(shù)量過多，形狀、尺寸及分布不理想，會嚴重降低鋼的沖擊韌度及斷裂抗力，引起模具的崩塊、折斷]開裂等。鋼中出現(xiàn)中心疏松及白點，會降低鋼的抗壓強度，易發(fā)生模具工作面凹陷及淬火開裂。

③工藝因素   鍛造工藝對模具的失效影響很大。合理的鍛造工藝可以破碎鋼中大塊碳化物，使之分布均勻，并使晶粒得到細化，但若鍛造工藝不合理，則達不到擊碎碳化物、細化晶粒、改善各向異性、提高鋼的致密度等目的，甚至引發(fā)鍛造裂紋，也給后續(xù)熱處理工藝帶來不利的影響。

模具熱處理可使模具獲得理想的組織，從而獲得所需性能。便若處理不當或工藝不合理，則可導致模具產(chǎn)生熱處理缺陷或性能下降，從而引發(fā)模具過早失效。如淬火溫度過高，則會引起鋼的過熱，甚至過燒，從而引發(fā)晶粒長大、晶界熔化等。這就導致模具韌性下降，使模具發(fā)生崩刃或斷裂，尤其是對承受巨大沖擊載荷的鍛模具及冷作模具更應控制鋼的晶粒度不使其長大。如淬火溫度過低時，則難以保證有足夠的合金元素固溶于基體之中，這將會降低鋼的基體強度和組織穩(wěn)定性，致使模具出現(xiàn)早期變形、壓塌或熱疲勞裂紋。淬火冷卻速度過快或油溫太低，都會出現(xiàn)淬火微裂紋，這將更容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，甚至早期斷裂。模具回火溫度過高，則硬度下降，降低了強度和耐磨性能，且難以補救。但若回火溫度過低，回火不足，則會在模具中殘留較高的淬火應力，引起模具韌性下降，從而使模具發(fā)生早期斷裂。

模具切削加工應嚴格保證過渡圓角半徑尺寸，保持圓弧面與平面相接處光滑。工作面嚴禁留有刀痕，保證工作面光滑無痕。如出現(xiàn)尖角或表面粗糙，留有刀痕，將容易在刀痕或尖角處萌發(fā)疲勞裂紋，引起模具疲勞失效；不當?shù)哪ハ鞴に嚾邕M給量過大、冷卻不足等容易燒傷模具表面或產(chǎn)生磨削裂紋，降低模具疲勞強度和斷裂抗力；模具電加工使模具表面產(chǎn)生拉應力和誘發(fā)顯微裂經(jīng)緯度，導致模具變形、開裂和表面剝落。