模具的失效形式

模具失效的基本形式有五種，即磨損失效、疲勞失效、熱疲勞失效、塑性變形失效和斷裂失效。

1．磨損

模具在使用時的磨損是不可避免的，使用時間越長，則磨損量也越大，磨損就越嚴重。磨損的形式有磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。判斷模具是否因磨損而失效的主要標誰是制件的尺寸精度，當制件的尺寸超出允許的公差范圍時即宣告模具失效。如果模具的磨損導致制件的表面質量嚴重下降，那么制件的表面質量要求也是判斷模具是否失效的依據。沖裁模的凸、凹模刃口由于磨損而逐漸鈍化，嚴重時將顯著地劣化模具的工作條件和制件的質量。制件的毛刺高度隨著凸、凹模刃口的鈍化而逐漸增高，因而可以作為判斷凸、凹模刃口鈍化程度的標志，當毛刺高空超過規定值時，表明刃口鐘化嚴重，需要重新刃磨刀口后模具才能繼續使用。

2．疲勞

模具一般都以間歇工作的方式進行工作，頻繁的反復加載和卸載使模具受力零件處于交變應力作用下。模具使用一段時間后，由于交變應力的作用，在零件表面或內部存在微觀缺陷及應力集中的部位將會萌生許多微裂紋。模具繼續使用時，這些微裂紋將逐漸擴展，當微裂紋擴展到一定程度時，模具零件的承載能力被嚴重削弱，最終導致模具開裂或破損。

3．熱疲勞

熱加工模具一般都在急冷急熱條件下工作，當模具零件急劇受熱時，溫度較高的表層材料的受熱膨脹受到溫度較低的內層材料的約束，使表層材料產生壓應力；當模具零件急劇冷卻時，溫度較低的表層材料的冷卻收縮又受到溫度較高的內層材料的約束，使表層材料產生拉應力。在工作一段時間后，這種循環熱應力將使模具零件表層材料出現許多細小的裂紋，導致模具失效。熱疲勞裂紋的形狀有網狀、放射狀、平行狀等。

4．塑性變形

當模具零件承受的載荷使零件內部的應力超過其自身材料的屈服強度時，零件就會產生塑性變形。常見的塑性變形失效有工作零件出現表面皺紋、局部塌陷和棱角倒塌凸模、型芯出現鐓粗、縱向彎曲，型腔、型孔出現脹大等。

5．斷裂

模具在正常工作時，因為某種原因而突然出現較大的裂紋，甚至分裂成幾個部分，使模具立即喪失工作能力的失效形式稱為斷裂失效。常見的斷裂失效有開裂、破裂、崩刃、折斷等。模具失效的五種基本形式中，熱疲勞失效一般只出現于冷熱溫差較大的熱加工模具，其他的四種形式在各類模具上都有可能出現。不同的失效形式之間常常有密切的聯系和交互促進作用。磨損產生的溝痕往往成為萌生疲勞裂紋和熱疲勞裂紋的發源地，同時深而尖銳的溝痕本身就可成為一次性斷裂的起裂點。零件表面出現疲勞裂紋和熱疲勞裂紋后，表面質量嚴重惡化，將使磨損加劇，裂紋的尖端出現應力集中，將成為斷裂源，促進一次性斷裂的產生。磨損雖然會導致模具失效，但在正常的工作條件下，模具在失效前都能在較長的時間內穩定有效地工作。大部分模具的有效壽命決定于磨損失效，對于這些模具，磨損失效是它們的正常失效形式，其有效磨損壽命是確定模具期望壽命的依據。部分重載模具如冷擠壓模的有效壽命主要決定于疲勞失效，部分冷、熱溫差很大的模具如壓鑄模的有效壽命主要決定于熱疲勞失效。在疲勞和熱疲勞失效前，模具一般也有較長的使用壽命，但習慣上仍將它們看作是模具的早期失效。如果模具質量存在問題，或者使用不當，塑性變形和斷裂失效在模具使用的各個時期都有可能產生，而且一旦發生的話，其后果很可能是致命的，它們是造成模具早期失效的主要形式。

保證和提高模具的壽命，一方面要通過各種途徑保證和提高模具的耐磨性，使模具具有足夠的有效磨損壽命，另一方面要采取各種措施，預防早期失效的出現，保證模具在有效壽命期內能夠安全穩定地運行。

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