模具寿命与失效的讨论
关于模具寿命与失效的讨论
摘要：
分析
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模具使用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。
关键词：模具；磨损；寿命
随着现代工业的发展和产品不断更新，对模具的
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
和制造水平也提出了更高的要求，即：“高精度、高效率、低成本、低能耗”。近20年来，模具工业约以每年5％左右的速度增长。然而，我国的模具寿命不及发达国家的二分之一，主要是由于管理技术和设计技术落后，造成模具的非正常失效而报废。因此，研究模其的失效机理，对提高模具精度和延长模具的使用寿命，具有十分重要的意义。模具寿命与模具结构设计、模具材料性能、模具制造工艺与质量，包括热处理、装配技术，以及模具使用与维护保养等都有密切关系。本文主要围绕这些方面进行探讨。
1模具材料与热处理的确定
在设计模具时，首先是选择模具材料。由于在合金元素中，硅、锰、铬、钼等主要作用是提高淬透性；而作为碳化物形成元素的铬、铝、钨、矾等在钢中形成合金渗碳体和特殊碳化物，可提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性；基于这些特点，可按以下原则来选择模具材料。对于形状简单、冲压件尺寸不大的简单模具，常用碳素工具钢(如聪A、T10A等)；对于形状较复杂、冲压尺寸较大的模具。选用CrWMn、Crl2、Crl2Mov、Cr6WC、W18Cr4V等j精密冲压模具，可采用Cr12MoV、W18Cr4V、GYl5、GY20等。另外，热作模具主要用5CrMnMo、5CrNiMo；冷作模具主要用T10A、9MnV、Crl2MoV、Cr6WC”。对于塑料模具，40CrMnMo钢适用于高耐磨、高强度和韧性的大型型芯、型腔；3Cr2W8V、38CrMoAl等用于形状复杂、要求耐腐蚀的高精度型腔、型芯；45钢用于形状简单、要求不高的型腔、型芯。在拉丝挤压过程中，由于材料与模具之间存在摩擦，而摩擦必然造成磨损。
1．1模具的磨损
模具失效可分为非正常失效和正常失效。正常失效是指模具经长时间使用，因缓慢塑性变形、蠕变、均匀磨损以及疲劳断裂，致使在达到预计的寿命后，不能继续使用而报废。非正常失效是指模具未能达到一定工业技术水平下所公认的寿命就无法继续使用的失效。模具失效形式大致为磨损、断裂和塑性变形等。按磨损的机理不同，可分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。
(1)磨料磨损进线与模具之间存在硬质颗粒时，在其
表
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面产生擦伤，称为磨料磨损。对材质不均。化学成分和组织对磨料磨损影响显著。①钢中含碳景越高，硬度也越高。对合金工具钢而言，铬、钼、钒等台金元素能使钢的硬度和耐磨性显著提高。②不同的组织，磨损速度不同。
(2)疲劳磨损提高疲劳性能和减少疲劳磨损，主要是提高材料摩擦抗力，即提高材料的硬度。由于最大摩擦应力只产生在材料表层，故能提高表层强度的表面硬化处理对防止疲劳磨损最有效。然而并不是硬度越高越好，因为高硬度会引起塑性的显著下降，脆性增大，容易崩裂。
(3)腐蚀磨损模具常见的腐蚀磨损有氧化磨损和特殊介质磨损等方式。由于在较高的温度下，塑料会发生分解，释放出腐蚀性气体．引起模腔的腐蚀，从而导致模具的腐蚀磨损。所以，在这种情况下，保护模具的型腔和外部显得特别重要。目前常采用模具表面镀铬或作TD处理的方法来防腐蚀（这种当然是在有必要时才做，我公司暂时还不需要如此）；据资料介绍，电刷镀含si02的纳米复合涂层后，也可以减少模具的摩擦和磨损。
实际上，在模其服役过程中，多种磨损方式是共同作用的。如模具与缆线表面产生粘着磨损后，部分材料可能脱落形成磨粒磨损；磨粒磨损出现后，使得模具表面变得粗糙，又加剧粘着磨损和出现疲劳磨损；这些磨损出现后，互相促进，造成恶性循环，使磨损加剧。因此，降低磨损速度的最有效方法是选用高强度和硬度的材料，采用合适的处理方法强化模具的工作表面。
1．2模具的断裂
断裂是模具的最严重的失效形式，疲劳断裂是主要的断裂形式。疲劳裂纹总是在应力最高、强度最低的部位上形成，它总是从模具表面和内部
某一缺陷处开始，当模具内部受力不均匀时，局部区域就会出现较大的应力集中，在连续使用中，该处裂纹会继续扩大导致模具断裂。
2模具设计与制造
模具使用寿命的长短在设计和制造过程中也起很大的作用。模具的设计应该符合受力均匀，表面光滑度达到要求，且模具外形尺寸精度高，接口处不得松动，安装后刚刚达到密封状态。
受力均匀，表面有合适的光滑度的模具在使用时能更顺利的出料，过线，否则，在生产过程中很容易缆线可能歪出，被模具夹伤，或者模具被缆线拉裂，彻底报废。受力均匀首先需要模具在夹角部分要有合适的圆角过渡，根据模具过线处的情况要竟可能的保证够长的承线径，还要保证尽可能打的圆角过渡角R，光滑度一般保持在Ra0.8即可。光滑度高，也能很有效的增加模的使用寿命。
模具外形尺寸的决定大多数取决个人经验，就我现在的经验，如果要求高的话，安装后模具保持密封状态，纹丝不动，那一般经过测量后，让测量数据减少“0.15-0.2”，这样安装后即可达到要求。前提也是被安装的地方不要有变形。
3模具的使用与维护
模具的正确使用和妥善保养、维修是延长模具寿命的一项重要措施。使用时应注意以下方面：
（1）模具装拆时要保证上模平衡升降，防止上模过度倾斜导致导套破裂；
（2）模具零件拆卸时，应留意原来的状况，做好标记以利于装模时复位；
（3）模具多次拆装后，定位销孔可能因磨损变大，使冲裁间隙不均，可以用移位的方式来调整。
（4）模具设计和制造应尽量避免受力集中。实践证明，模具形状的微妙变化对模具寿命的影响很大。在设计时，凹凸模的过渡部分应避免直接夹角，采用合适的圆弧过渡，以减少应力集中。模具寿命可大幅度提高。
（5）需要提高模具表面的光洁度，这样可以减少突然折断等不正常报废，也可以大幅度的提高疲劳强度。
（6）某些合适的模具应采用正确的材料与合适的回火等热处理。比如异型线压轮等。
提高模具使用寿命的途径可能还有很多其他的方法，我们需要更长时间在实际生产过程中来
总结
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经验。只要认真、客观的遵循规律，稳定有效的提高模具的使用寿命指日可待。
参考文献：
1.王焕庭机械工程材料2000
2.姜奎华冲压工艺与模具设计2002
3.党根茂、骆志斌模具设计与制造1997
4.杨凌平模具失效分析[期刊论文]-模具技术2002(03)
5.华林冷挤压模具的实效分析和提高寿命的途径2010
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