模具技术讲座：第3讲 模具寿命

模具寿命系指在保证制件品质量的前提下,所能成形出的制件数。它包括反复刃磨和易损件的更换,直至模具的主要部分进行更换所成形出的合格制件的总数。模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(也叫早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能服役。形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经大批量生产使用,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。     

模具寿命影响因素的探讨

分析模具寿命的主要影响因素，比较不同的模具材料及其热处理后的性能。根据模具服役环境条件，提出一些有效的措施以提高模具的使用寿命。     

汽车轴类热锻模具的失效形式与分析

针对某汽车厂汽车轴类毛坯热锻模具寿命过短,生产中需频繁更换,严重影响生产效率的问题进行了研究．通过对一批材料为H13钢的失效热锻模具的分析,研究了模具失效的主要形式并分析了失效原因．借助各种技术检测手段,对失效热锻模具进行了检验分析,对模具的不同失效类型作了探讨．结果表明,汽车轴类毛坯热锻模具的主要失效形式为热疲劳裂纹、热磨损和塑性变形;失效源于初始的表面破损,模具表层材料性状退化是产生初始热疲劳裂纹的直接因素,同时也加速了热磨损失效进程．     

矩形花键轴冷挤压模具的失效形式分析

分析了花键轴冷挤压模具的主要失效形式和产生的主要原因,从模具材料、热处理、模具结构、加工方法等方面提出了避免模具早期失效和提高模具使用寿命的措施.     

热作模具钢的选用及其技术发展探析

分析了热作模具的服役条件、失效因素及对材料的基本要求,介绍了热作模具常用钢材的特性和应用领域,详细介绍了新型模具用钢的性能及应用,可指导正确选材,能有效提高模具使用寿命,并对今后热作模具钢的研发进行了展望。     

铝型材热挤压模具的失效分析

检测了失效模具材料的微观组织、冲击韧性和断口形貌。结果表明：因热处理工艺不当和材质缺陷,导致韧性降低,这是模具早期失效的主要原因;电火花加工缺陷也加速了模具的早期失效。制订了提高模具使用寿命的措施。     

锻造模具的随机疲劳损伤分析

塑性应变控制的低周疲劳失效是锻造模具的主要失效形式，由于受到多种因素的影响，其损伤过程呈现随机性。应用有限元与BP神经网络，建立了一种基于损伤累积理论的锻造模具的随机疲劳损伤分析模型。首先用有限元对锻造过程中模具内的场变量进行分析，由计算结果找到模具的危险部位，认为危险部位失效时的寿命即为模具寿命，并计算出确定性损伤；再考虑模具材料及实际工况的随机性，应用BP神经网络对模具的损伤进行模拟；根据损伤的累积效应，得出考虑随机因素作用下的模具疲劳寿命。以锻造齿轮模作为分析对象，得到不同工况下模具疲劳寿命的频数分布，其分布规律基本服从Weiubull分布。另外，还分析了打击速度对模具寿命的均值和离差的影响及可靠性随使用次数的变化。该 模型可用来对模具进行寿命预测和可靠性分析。     

从材料强度观点论机器零件的失效分析及失效的防止

本文从材料强度学的观点出发,分析了机器零件的失效类型,概述了造成这些失效的基本原因。从而建立主要的失效抗力指标,研究这种失效抗力指标随材料成分、组织、状态的变异规律,运用金属学和材料强度学的理论成果,提出增强失效抗力的措施,打破现有选材、用材的传统观念束缚,做到充分发挥材料强度潜力,提高机械产品质量。本文从零件服役条件和材料因素两大方面分析了造成机器零件失效的原因,并着重指出了一些常为人们所忽视而又是重要的失效原因,如载荷条件中载荷谱、附加应力的影响,零件结构中薄弱环节的问题,环境因素的影响等等;材料因素中着重分析了表面与界面对裂纹萌生与扩展的影响。文中列举了生产实践中解决零件失效的典型事例,对于提高失效抗力与设计、材料、工艺变革的关系,也提出了一些看法。     

3Cr2W8V齿轮坯热锻模具早期开裂失效分析

某3Cr2W8V齿轮坯热锻模服役寿命偏低,为找出其早期开裂失效原因,进行了宏观断口检查、断口微观形貌分析、化学成分分析、金相显微组织分析、硬度检测和冲击试验。测试结果表明:该模具材料的带状组织偏析严重,碳化物分布不均匀,存在较多大块岛链状碳化物,未溶碳化物直径较大,导致模具基体组织不均匀,产生局部应力集中,造成模具早期脆性断裂失效。     

热处理对模具失效的影响及对策（下）

三、防止模具失效的热处理对策 1.服役中的低温去应力回火 模具在长期服役中,尤其是热作模具在巨大的冲压力和温度的双重应力作用下,将发生不均匀的塑性变形及金属组织的变化,从而产生可观的内应力。当这种潜在应力聚集到极限时,金属将会出现开裂,崩块、变形等失效。故在模具服役一段时间后,应增加低温去应力回火处理,以防止早期失效。如100g的铝压铸模在使用2.5万次,<500g的铝压铸模使用1     

第六节 断口分析实例

机器另件由于外载荷的作用,可能产生各种类型的损坏。例如:过量塑性变形,疲劳或多次冲击断裂,脆性断裂,表面损伤(磨损、接触疲劳、麻点剥落)等等。其中断裂是最常见的失效方式。失效分析是在综合分析机械另件服役条件和失效特点并联系材料的组织和强度特性的基础上寻求造成失效的主导原因,确定衡量这种失效抗力的强度指标,提出克服失效的相应措施(选择合适的材料和强化工艺),从而达到有效地提高机件使用寿命的目的。     

大型压铸模具早期失效分析

大型压铸模具的早期失效是我国压铸行业中的通病，通过对Ｈ１３钢制造的摩托车左右机匣铝合金压铸模具的早期失效分析，材质成分偏析，碳化物堆集，显微组织粗大和淬火，回火冷却速度缓慢引起碳化物和硫等微量杂质元素的集聚是至致模具脆裂的主要原因，模具截面改变时的园角半径（Ｒ）过小，引起淬火却应力集引起微裂纹的产生是不可忽视的因素。提高淬火，回火冷却速度，消除成分偏析，细化组织可避免脆裂，提高使用寿命。     

模具工作部分的失效分析

本文阐述了模具的工作部分常见的失效形式，分析了引起模具工作部分失效的主要原因，并对延长模具寿命提出了针对性措施。     

铝压铸模具的失效形式及材料进展

分析了铝压铸模具的几种失效形式，并对国内外常用的铝压铸模具材料进行总结，最后对铝压铸模具材料的发展提出一些看法和建议。     

压铸模具材料的性能分析与合理选用

为了在生产中根据压铸模具的工作条件和失效形式选用合适的模具材料,简要介绍了压铸模具材料的性能要求和典型压铸模具用钢,指出合理的选材能够有效提高压铸模具的使用寿命。     

模具材料的强度与韧性

金属塑性加工中,模具寿命是工程界长期以来关注的问题。模具的失效形式一般可分为塑性变形和破损失效,前者由于模具材料强度与硬度不足,后者是由于模具材料的韧性不好而引起的失效。本文应用断裂力学的观点,论述优化模具加工工艺,充分发挥现有材料的优点,使其强度与韧性合理匹配,有利于提高模具寿命。并指出了对热锻模材料的K_(IC)是有效的参量,对冷作模具多半是短裂纹问题,冶金等因素影响大,仍应重视夏比V型缺口冲击韧性C_v。     

模具常见的失效原因与模具材料的选用

对模具失效的形式及原因进行了介绍,并提出了模具材料对模具寿命及失效的重要影响,介绍了选择模具材料的方法,对延缓模具产品的失效有一定的参考价值。     

用稀土碳氮共渗与强化复合处理工艺提高热模寿命

5ＣｒＭｎＭｏ和 5ＣｒＮｉＭｏ是国内的主要热锻模具材料 ,这种锻模服役条件相当恶劣 ,使用过程中会受到很大的冲击载荷 ,强烈的摩擦作用及周期性的加热和冷却 ,应力状态复杂 ,因此要求锻模在工作温度下应具有足够的强度 ,韧性及良好的耐磨性和抗疲劳性能 ;本文就是试图通过对模具的抗塑变能力、耐磨性及热疲劳强度从而有效地减缓模膛的磨损、堆塌及冷热疲劳裂纹的程度、提高锻模的使用寿命。一、试验方法和条件1 材料为 5ＣｒＭｎＭｏ和 5ＣｒＮｉＭｏ ,锻坯材料为2 0ＣｒＭｎＴｉ、4 0Ｃｒ、4 5 #钢。2 试样及试验模具尺寸 ,金相试样 2 …     

热作模具热疲劳寿命评估及预测方法的研究进展

热作模具服役过程中存在温度及机械载荷的循环变化，产生变形及失效的机理复杂，故热作模具热疲劳寿命的评估预测是模具应用研究的难点。结合现有研究成果，介绍了热应力疲劳研究中可用于热作模具热疲劳寿命评估及预测的方法, 从唯象寿命模型和损伤累积模型两个角度分别阐述了热作模具热机械疲劳寿命的研究,并对热作模具热疲劳寿命预测的发展趋势进行了展望。     

注塑模具失效分析及预防

一、材料内应力的产生与释放是模具失效的首要因素 原材料是制模的基础,高品质的模块是模具的生命。影响模具寿命而且最难控制的问题是模块从微量弹性变形发展到塑性变形的过程,模块变形的过程即模具失效的过程。