12CrNi3A 模具失效分析

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模具失效分析实验报告

模具失效分析实验报告1. 实验目的本实验旨在通过模具失效分析，探究模具失效原因，提升模具寿命和生产效率。

2. 实验原理模具失效是指模具在使用过程中发生的各种故障和损坏现象，主要包括磨损、断裂、变形等。

模具失效的原因多种多样，常见的包括材料质量、设计缺陷、使用条件等方面。

本实验采用模具失效分析技术，通过观察和测试，对失效模具进行分析，确定失效原因，并提供相应的改进措施。

3. 实验步骤3.1 模具选取与准备从生产线上选取三个出现失效的模具作为实验样本，确保这些模具具有代表性。

3.2 外观检查对选取的模具进行外观检查，观察是否有明显的表面磨损、裂纹、变形等现象，并记录下来。

3.3 尺寸测量使用测量仪器对模具的关键尺寸进行测量，并与设计要求进行比对，记录下偏差值。

3.4 材料分析通过对模具材料进行化学成分分析和显微结构观察，判断是否存在材料质量问题，并记录下分析结果。

3.5 应力分析利用有限元软件对模具进行应力分析，分析模具在使用过程中的受力情况，并找出可能存在的应力集中区域。

3.6 用户反馈分析与模具使用人员进行交流，了解他们对模具失效的主观评价和使用情况，寻找可能的改进方向。

3.7 综合分析将以上各项分析结果综合起来，对模具失效原因进行初步判定，并提出相应的改进建议。

4. 实验结果与讨论通过上述实验步骤，得到了以下模具失效分析结果：- 模具外观检查发现，样本1有较严重的表面磨损和裂纹，而样本2和样本3则表现较好。

- 尺寸测量结果显示，样本1存在较大的尺寸偏差，而样本2和样本3与设计要求基本一致。

- 材料分析结果表明，样本1的材料成分出现异常，可能质量存在问题。

- 应力分析显示，样本1的应力分布不均匀，存在较大的应力集中区域。

- 用户反馈分析发现，样本1的使用寿命明显较短，存在易损部件设计不合理的问题。

综合以上分析结果，初步判定样本1的失效原因是由于材料质量问题和设计缺陷导致的。

为提升模具寿命和生产效率，建议采取以下改进措施：- 对模具材料进行检测和筛选，确保材料质量稳定。

Cr12MoV钢模具失效分析及新工艺

Cr12MoV型钢模具失效分析及模具新工艺唐俊摘要：简述 Cr12MoV型钢的材料特性, 对Cr12MoV型钢制若干常见冷作模具的失效案例进行分析和讨论, 探讨在当前生产环境下 Cr12MoV型钢制冷作模具常见失效形式的一些主要应对方法与提高模具寿命的新技术。

关键词: Cr12型钢; 冷作模具; 失效; 锻造; 热处理；表面处理；新技术1引言在过去的近20年，尤其是近几年，我国模具工业发展非常迅速。

模具需求一直以每年18％左右的速度快速增长，国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了强大的动力。

Cr12MoV 钢钢是目前国内广泛使用的冷作模具钢之一，属于高耐磨微变形冷作模具钢。

该钢具有淬透性好、硬度高且耐磨、热处理变形小、高抗弯强度等优点, 仅次于高速钢，常用于制作那些承受重负荷、生产批量大、形状复杂的冷作模具, 如冷冲压、冷镦、冷挤压模等，其消耗量在冷作模具钢中居首位。

该钢钢虽然强度、硬度高，耐磨性好，但其韧度较差，对加工工艺和热处理工艺要求高，处理工艺不当很容易造成模具过早失效。

例如：某模具加工厂生产制造的冷冲模具，材料为Cr12MoV冷作模具钢，生产工艺为：冶炼→锻造→球化退火→粗加工→热处理→精加工成型。

热处理为（980±10）℃油冷+(510±20)℃空冷。

模具投入生产后，仅生产2000件即发生断裂崩落，出现过早失效，为了找出模具过早失效原因，本文对该模具进行失效分析，并进行锻造、热处理工艺的分析与改进。

2 模具的失效分析2.1 模具的化学成分及冶金质量分析通过提取模具材料样品, 对其化学成分进行分析, 所得结果如表 1 所示( 括号内为 Cr12MoV 钢的化学成分范围)。

化学成分（%）元素 C Si Mn Cr Mo V S P 质量分数 1.62 0.32 0.31 12.1 0.54 0.22 0.015 0.017成分范围（1.5～1.7） (<0.4) (<0.35) (11.5～12.5) (0.4～0.6) (0.15～0.3)(<0.03) (<0.03) 表1 Crl2MoV 钢冷冲裁模具的化学成分( 质量分数)由表1中的数据可以看出, 失效冷冲裁模具的化学成分在Cr12MoV 钢的化学成分范围内, 不会对模具的金相显微组织和力学性能造成较大的影响; 另一方面, 杂质元素硫和磷的质量分数未超标, 不至于导致模具的开裂与失效. 由此判断, 该模具的过早失效不是由材料的化学成分引起的。

模具失效分析教案设计

模具失效分析教案设计教案标题：模具失效分析教案设计教案目标：1. 了解模具失效的常见原因和类型；2. 学习模具失效分析的基本方法和步骤；3. 培养学生对模具失效分析的实际应用能力。

教学内容：1. 模具失效的概念和分类a. 模具失效的定义和意义b. 模具失效的分类：磨损失效、疲劳失效、塑性变形失效等2. 模具失效分析的基本方法a. 外观检查法：观察模具表面的磨损、裂纹等情况b. 金相分析法：通过金相显微镜观察模具材料的组织结构变化c. 化学分析法：通过化学分析仪器检测模具材料中的化学成分变化d. 力学性能测试法：通过拉伸、弯曲等测试方法评估模具材料的力学性能e. 数字仿真分析法：利用计算机软件模拟模具使用过程中的应力、变形等情况3. 模具失效分析的步骤a. 收集模具失效样本和相关信息b. 外观检查和记录模具失效情况c. 进行金相分析和化学分析，了解模具材料的变化d. 进行力学性能测试，评估模具材料的强度和韧性e. 利用数字仿真分析法，模拟模具使用过程中的应力和变形情况f. 综合分析以上结果，得出模具失效的原因和类型教学步骤：1. 导入：介绍模具失效分析的重要性和应用领域，引起学生的兴趣。

2. 知识讲解：讲解模具失效的概念、分类、基本方法和步骤，通过案例分析加深学生对知识的理解。

3. 分组讨论：将学生分成小组，每个小组选择一个模具失效案例进行分析，并按照教学步骤进行实际操作。

4. 小组展示：每个小组向全班展示他们的模具失效分析结果，并进行讨论和交流。

5. 总结归纳：总结模具失效分析的重要性和方法，并强调实践操作的重要性。

6. 作业布置：布置作业，要求学生选择一个自己感兴趣的模具失效案例进行分析，并撰写一份模具失效分析报告。

教学资源：1. PowerPoint演示文稿：包含模具失效的概念、分类、基本方法和步骤等内容。

2. 模具失效样本和相关信息：供学生进行实际操作和分析。

3. 金相显微镜、化学分析仪器、力学性能测试设备：用于实验操作和数据收集。

模具失效的案例分析

磨损失效、疲劳失效、断裂失效和综合因素导致的失效。
模具失效的分类
按失效原因可分为
按失效形式可分为
01
02
03
04
模具设计不合理
模具材料选择不当
模具制造工艺问题
使用和维护不当
模具失效的原因
如加工精度不足、装配不良等。
如材料性能不匹配、热处理不当等。
如结构不合理、热平衡性差、强度不足等。
如操作不规范、保养不及时等。
03
模具失效的检测与预防
外观检测
尺寸检测
硬度检测
无损检测
模具失效的检测方法
通过观察模具的表面状况，检查是否有裂纹、磨损、变形等失效迹象。
定期测量模具的尺寸，检查是否超出了公差范围，导致产品不合格。
检测模具材料的硬度，判断是否因硬度不足而导致模具失效。
利用超声波、X射线等技术对模具进行无损检测，发现表面和内部缺陷。
随着科技的不断发展，相关行业的发展趋势也在不断变化。未来，随着智能制造和数字化技术的广泛应用，模具的设计、制造和使用将更加智能化和高效化。同时，随着环保意识的提高，绿色制造和可持续发展将成为行业的重要发展方向。
作为从事模具设计和制造的专业人员，我希望能够不断学习和掌握新技术、新工艺和新材料，提高自身的专业素养和技术水平。同时，我也希望能够积极参与行业交流和合作，与同行共同探讨和解决模具失效等关键问题，为相关行业的发展做出更大的贡献。
根据模具的使用条件和要求，选择具有适当性能和耐久性的材料。
合理选材
对模具结构进行优化，减少应力集中和薄弱环节，提高模具的强度和稳定性。
优化设计
严格控制模具加工和装配精度，确保各部件之间的配合良好，减少磨损和应力集中。
制造精度控制

模具失效的原因分析

第一节模具失效的原因分析塑料模具的失效形式主要体现在以下几个方面：选材、钢料品质、模具设计、模具加工质量、热处理、模具表面处理、模具使用等。

1)表面磨损、局部崩裂、变形及断裂；模具的耐磨性，随着模具硬度的提高而增加，但在硬度相同的情况下，韧性愈好耐磨性愈高，所以，模具硬度越高，冲击性能会下降，会促使磨损裂纹的形成和扩展，从而加速磨损的进程。

要提高耐磨性，必须注意硬度和韧性的良好配合。

2)由于塑料制品的表面粗糙度及精度要求较高，再加上不少塑料中含有氯氟元素，其产生的腐蚀性气体的腐蚀，会加剧模具的磨损失效，所以，因表面磨损造成的模具失效比例大；3)因未调整好低压保护，胶件的压模造成模具表面凹陷的情况也时有发生；4)小型模具在大吨位机台上超载使用时，容易产生表面凹陷、皱纹、堆塌等，特别是在棱角处易产生塑性变形；5)由于塑料制品成型模具形状复杂，存在许多棱角、薄壁等部位，在这些部位会产生应力集中，而发生断裂。

6)模具材质选择不当。

具体见《模具选材原则》。

7)模具工件热处理工艺不良。

从模具失效分析得知，70％的模具失效是由于热处理不当与选材不当造成的。

二、模具失效改善途经：采用正确的钢料热处理工艺与钢料表面处理工艺为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。

热处理加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢和炉内气氛等工艺参数的选择不当，都会造成淬火开裂或早期失效。

众所周知，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此，对模具表面的加工质量要求非常高。

但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。

因此，模具的表面性能反而比基体差。

采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。

模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。

基体的强韧化在于提高基体的强度和韧度，减少断裂和变形。

表面强化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。

模具设计中的故障分析与维修措施推荐

模具设计中的故障分析与维修措施推荐在制造业中，模具设计是一个重要的环节。

模具的质量和性能直接影响着产品的质量和生产效率。

然而，模具在使用过程中难免会出现故障，给生产带来一定的困扰。

因此，对模具设计中的故障进行分析，并提出相应的维修措施是十分必要的。

一、故障分析1. 模具磨损模具在使用过程中，由于长时间的摩擦和冲击，会导致模具表面的磨损。

磨损严重会导致模具尺寸偏差增大，甚至无法继续使用。

常见的磨损形式有磨损、疲劳破坏等。

2. 模具变形模具在使用过程中，由于受到外力的作用或温度变化等因素，会发生一定程度的变形。

模具变形会导致产品尺寸不准确，甚至无法使用。

常见的变形形式有弯曲、扭曲等。

3. 模具裂纹模具在使用过程中，由于受到冲击或应力集中等原因，会出现裂纹。

裂纹的出现会导致模具寿命减少，甚至造成模具损坏。

常见的裂纹形式有疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等。

二、维修措施推荐1. 模具磨损的维修对于磨损严重的模具，可以采取修复或更换零部件的方式进行维修。

修复可以通过表面处理、热处理等方式进行，以恢复模具的原始尺寸和性能。

如果磨损过于严重，无法修复，就需要更换零部件。

2. 模具变形的维修对于模具的变形问题，可以通过热处理或机械加工等方式进行维修。

热处理可以通过加热和冷却等方式，使模具恢复原始形状。

机械加工可以通过切削、磨削等方式，修复模具的尺寸和形状。

3. 模具裂纹的维修对于模具的裂纹问题，可以采取焊接、热处理等方式进行维修。

焊接可以通过填充和熔化等方式，修复模具的裂纹。

热处理可以通过加热和冷却等方式，消除模具的应力，防止裂纹扩展。

维修措施的选择要根据具体情况进行。

在进行维修之前，需要对模具的故障原因进行分析，确定维修的方式和方法。

同时，维修过程中需要注意保护模具的表面，避免二次损坏。

除了维修措施，预防措施也是非常重要的。

在模具设计和使用过程中，应注意以下几点：1. 合理设计模具结构，减少应力集中和磨损。

2. 选择适当的材料，提高模具的耐磨性和耐腐蚀性。

第二章模具失效分析(模具材料)

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第二章模具失效分析
失效的概念
2
失效：指产品丧失规定的功能，包括规定功能的完全丧失，也包括规定功能的降低。
按经济观点失效的分类目的：明确失效造成损失的法律责任和经济责任
① 误用失效：产品未按规定条件使用而发生的失效。 ② 本质失效：产品因本身固有的弱点而发生的失效。 ③ 早期失效：产品因设计、制造或检验方面的缺陷等而发生的失效
正确判断模具的失效形式：主要依据失效模具的形貌特征、应力状态、材料强度和环境因素等进行分析判断，并找出模具失效的原因及主要影响因素。
提出防止模具失效的具体措施，主要从以下几个方面考虑： ① 合理选择模具材料 ② 合理设计模具结构 ③ 保证加工和装配质量 ④ 严格控制模具质量 ⑤ 模具表面强化处理 ⑥ 合理使用、维护和保养模具
2
3 s
F—与材料表面垂直的法向载荷 Θ—凸出部分的圆锥面与软材料
平面间的夹角 r—凸出部分圆锥面与软材料的
接触面的半径 l —摩擦副相对滑动的距离
若软材料的屈服强度σs与硬度Hk成正比，即 Hk s ，则磨损量为
V Fl tan Hk
↑Hk，↓F →↓V
2.1.1.1 磨粒磨损
22
4、影响模具磨粒磨损的主要因素影响磨粒磨损的因素十分复杂 (1) 磨粒尺寸与几何形状
摩擦是过程；磨损是摩擦的结果，是一种材料损耗现象。
磨损失效：模具工作过程中与工件表面接触构成摩擦副，产生相对运动而造成磨损，磨损失效是指当磨损使模具尺寸发生变化或改变模具表面状态致使模具不能正常工作的现象。
磨损不是一个简单的力学过程，而是力学、物理和化学过程的综合。根据磨损破坏机理，磨损可分为磨粒磨损（各类磨损造成的经济损失中，所占比例高达50%）、粘着磨损（所占比例约15%）、腐蚀磨损（包括冲蚀磨损、气蚀磨损，所占比例约13%）、疲劳磨损、微动磨损等。

关于模具使用寿命及失效问题分析

关于模具使用寿命及失效问题分析摘要：在现代工业社会中，冷冲压模具生产方式是一种倍受青睐的现代工业品的加工方式，它的使用寿命直接影响着现代工业生产的效能与效率，它已是现代工业生产中的关键一环，因而它的使用寿命的提高也成为众多企业和专家学者研究课题。

关键词：模具使用寿命；失效问题；措施模具被人们称为工业之父，由于现代工业的自动化程度越来越高，模具的使用范围也越广泛，可在我国的较多中小企业中，其寿命还很低，仅相当于国外同行业的1/3到1/5。

模具的寿命低，不但会降低产品质量，更会产生浪费模具材料、增加加工工时等严重的后果，使产品的成本居高不下并严重影响生产效率。

1模具结构丧失功能的原因分析模具制品主要应用于工业生产，但时常会出现各类异常操作，进而导致模具结构定型功能的丧失，由此白白消耗大批的劳动工时，制约了生产效率的提升。

在此重点阐释模具制品失效的常见原因及常见的失效类型。

模具制品有多种失效模式，其中冷热型模具在使用过程造成功能丧失的几种主要表现是：在实际使用过程中模具结构产生塑性形变；模具工件内腔的摩擦损耗；模具材质疲劳；模具结构开裂。

1.1模具结构产生塑性形变模具结构所产生的塑性形变就是指其所承受的负载大小超出了依照其本身结构特点所设定的屈服强度指标并由此引发的模具结构形态改变，比如模具发生胎腔内陷、孔眼增大、棱角边缘坍落以及凸型模转变成镦粗型结构、竖向发生弯曲情况等。

特别是热加工型模具制品，它的有效工作表观层和高温型材料相接触产生摩擦及挤压过程，导致胎腔表观层温度一般都远远超出热加工模具钢材质的回火状态温度，胎腔内表面因为受热变软而被挤陷或挤成堆状。

冷镦型模具主要采用具有弱淬透性能的钢材，模具工件经过淬火预热之后，通过里孔实施喷水降温作业从而形成硬型保护层。

在模具工件使用过程中，倘若其受到的冷镦应力太强，其硬型表层下部的内壁耐压屈服性能不强，此时模具体内腔即被压坍。

模具工质的本身屈服能力通常随着碳元素的组分浓度随着某类合金成分的增大而上升，在硬度性能一样的状态下，不同组分含量的钢材质具备的抗压能力不一样，当钢体硬度指标为64HRC时，下面4类钢质的耐屈服能力从小到大的排列顺序是：5CrNiW＜Cr6WV＜Cr12＜W18Cr4V。

模具失效分析及修复

样）。
• （6）宏观断口组织检查及分析（断口表面、二次裂纹及其他表面现象，含扫描电镜检查）。
• （7）微观显微镜检查及分析（包括光学显微镜及电子显微镜检查）。
• （8）选择与制备金相检验切片。 • （9）检查与分析金相检验切片。 • （10）确定失效机理。 • （11）化学分析（试块分析、局部取样分析、表
• （4）埋弧堆焊。埋弧堆焊是在电弧高温作用下使焊剂熔化，形成一个覆盖在熔池上面的熔焊层，隔绝大气对堆焊金属的作用，熔化的金属与溶剂蒸发形成的蒸气在熔渣层下形成一个密封的空腔，电弧在空腔内燃烧，使焊条熔化，即电弧埋在熔剂层下面进行堆焊，称为埋弧堆焊。
• （5）等离子弧堆焊。等离子弧堆焊是利用等离子弧高温加热的一种熔化堆焊方法。具有堆焊层性能好、工件熔深浅、堆焊层稀释率低、成形好，加工余量小等一系列优点，且易实现机械化和自动化。
• 1．Brooks失效分析程序 • （1）失效情况的描述必须以技术文件的形
式记述失效的历史情况 • （2）裸眼观察失效件失效后的总体形貌也
应记入上述文件，而且必须进行断口表面或其他重要的失效特征的保护，不得造成任何损害 • （3）机械设计分析（应力分析） • （4）化学成分设计分析
• （5）制造过程及其各工艺环节分析 • （6）宏观断口形貌检查 • （7）微观断口分析 • （8）金相检验 • （9）性能检验 • （10）失效模拟
1）常用的堆焊方法
• （1）氧-乙炔火焰堆焊。采用普通氧-乙炔火焰焊接设备，包括氧气瓶、乙炔瓶、减压表、焊炬和胶管等。
• （2）焊条电弧堆焊。使用焊条定位的焊条电弧堆焊适应性很强，应用广泛，最常用于焊条电弧短道耐磨堆焊，也适用于各种合金的堆焊。
• （3）气体保护电弧堆焊。分为钨极气体保护电弧堆焊和熔化极气体保护电弧堆焊两种。

Cr12模具钢加工失效分析

Cr12模具钢加工失效分析摘要在Cr12钢制作模具的过程中,坯料出现裂纹,通过对材料加工工艺、化学成分、力学性能和金相组织的检验,结果表明,材料中共晶碳化物分布的不均匀及其残余应力是导致材料在进行切割加工时出现裂纹,最终导致材料失效的主要原因。

关键词Cr12钢;共晶碳化物;金相组织;失效分析Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢,属高碳高铬类型的莱氏体钢。

该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性,多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模及冲头、冷剪切刀、钻套、量规、拉丝模等模具。

在模具制作过程中出现裂纹,模具的坯料为准80mm的Cr12钢,裂纹出现在材料热处理后的切割加工阶段,裂纹深约15mm。

通过化学成分、力学性能和金相组织等项目的检验,对材料的失效原因进行了分析。

1化学成分和力学性能分析1.1化学成分分析对失效部件的材质分别采用高频感应红外吸收法和电感耦合等离子体原子发射光谱法进行元素分析,结果表明材料的化学成分符合Cr12钢的成分要求。

1.2裂纹宏观检验经观察,坯料的裂纹产生于表面处,向芯部扩展,深度约15mm,裂纹较直,见图1。

对断口形貌进行观察,发现断口具有灰亮色的金属光泽,且没有宏观塑性变形,为典型的脆性断裂。

1.3力学性能测试对于Cr12钢,一般采用锻后热处理,即锻后退火+淬、回火的工艺,以获得预期的硬度和组织。

通常采用的工艺为860℃×4h空冷,获得粒状珠光体+碳化物组织。

本样品为了获得模具的高硬特性(63HRC),采用950-980℃的油淬+150℃回火。

本文按照GB/T4340.1-2004标准对材料不同部位进行了硬度试验。

结果表明,模具坯料表面(62.34HRC)和心部硬度(62.6HRC)基本符合预期工艺要求。

1.4金相分析样品切面取自裂纹处,经镶嵌磨抛后,制成标准金相试样,根据GB/T13298-1991,采用三氯化铁(5g)+盐酸(15mL)+乙醇(100mL)混合溶液浸蚀后进行显微结构观察,发现材料的组织为回火马氏体+残余奥氏体+共晶碳化物,其中共晶碳化物呈骨骼状和块状,最大尺寸为0.040mm,其形态和分布极不均匀,按照GB/T14979-1994方法测得碳化物不均匀度为7级,见图2。

模具的失效及使用寿命

模具的失效及使用寿命引言模具是工业生产中常见的重要工具，用于制造各种零件和产品。

然而，由于长时间的使用和外界环境的影响，模具会发生失效，并且其使用寿命也会受到一定的限制。

本文将探讨模具的失效原因和如何延长其使用寿命。

模具失效原因模具失效是指模具无法正常工作或无法满足生产需求的状态。

模具的失效原因可以分为以下几种：模具常常需要与材料接触，在长时间使用过程中，模具表面不可避免地会发生磨损。

磨损会导致模具尺寸偏差增大，使得制造的产品不符合要求。

疲劳疲劳是指模具在循环工作中受到反复加载引起的损伤。

长时间的循环工作会导致模具材料发生变形、龟裂甚至断裂，使得模具无法正常工作。

锈蚀模具在储存或使用过程中会与空气中的氧气与湿度接触，导致模具表面产生氧化反应，形成锈蚀。

锈蚀会导致模具表面粗糙，增加摩擦力并降低模具寿命。

模具在使用过程中，可能会遇到工件材料的结疤、套筒材料的残留物等堵塞问题。

堵塞会导致模具无法正常排出产品，影响生产效率。

温度模具在工作时会受到温度的影响。

温度过高会导致模具热胀冷缩不均匀，引起变形；温度过低会导致模具变脆，容易破裂。

延长模具使用寿命的方法虽然模具的失效是不可避免的，但可以采取一些措施来延长模具的使用寿命。

以下是几种常见的方法：定期保养定期保养是延长模具使用寿命的重要措施之一。

保养包括清洁模具、润滑模具以及进行各种维护工作。

定期保养可以有效减少磨损和锈蚀，延缓模具的失效。

控制模具工作环境模具的使用寿命与工作环境密切相关。

控制模具工作环境的温度、湿度和清洁度可以减少模具的疲劳和锈蚀，延长使用寿命。

使用合适材料选择合适的模具材料可以提高模具的抗磨损性能和抗疲劳性能。

同时，合适的材料还可以降低模具的摩擦力，减少磨损和温度影响。

加强培训和操作规范加强员工的培训和操作规范可以减少误操作，降低模具遭受损坏的风险。

培训员工正确使用模具和注意模具的保养，可以延长模具的使用寿命。

定期更换模具部件模具的部件往往是容易受损的部分，定期更换易损部件可以减少磨损的影响，并延长模具的使用寿命。

模具材料及模具失效分析

模具材料及模具失效分析一、模具材料模具是工业生产过程中常见的一种工具，用于制造各种产品的零部件。

模具的材料选择非常重要，直接关系到模具的使用寿命和制造成本。

现代模具材料主要包括金属材料和非金属材料两大类。

1.金属材料金属材料通常具有良好的韧性和耐磨性，可以承受较大的应力和变形，常用的金属材料有：(1)工具钢：工具钢是最常见的模具材料之一，具有高硬度、耐磨性好、韧性适中等特点。

根据具体的工作条件和要求，可以选用热处理工具钢、非调质工具钢或高速钢等不同种类的工具钢。

(2)铸造钢：铸造钢适用于大型模具的制造，具有较高的强度和耐磨性。

根据具体需要，可以选择低合金铸造钢、合金钢或特殊耐磨铸造钢等。

(3)铝合金：铝合金具有良好的加工性能和寿命，适用于制造小型模具。

常用的铝合金有铝青铜、铝镁合金等。

2.非金属材料非金属材料通常具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性能，可以避免产品受到外部环境的干扰，常用的非金属材料有：(1)塑料模具材料：塑料模具材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，适用于制造精密零件。

常用的塑料模具材料有聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯等。

(2)橡胶模具材料：橡胶模具材料具有良好的弹性和耐磨性，适用于制造高要求的橡胶制品。

常用的橡胶模具材料有丁腈橡胶、硅橡胶等。

模具失效是指模具在使用过程中出现的各种损坏、故障和失效现象。

模具失效会导致产品质量下降、生产效率降低等问题。

模具失效通常可以分为以下几个方面进行分析：1.磨损失效：模具在使用过程中，由于受到较大的力和摩擦作用，会产生磨损现象。

磨损主要分为表面磨损和体积磨损两种类型，可以通过表面硬度测试、磨损重量测量等方法进行分析。

2.疲劳失效：模具在长期使用过程中，由于频繁的应力变化和变形，会产生疲劳现象。

疲劳失效一般表现为裂纹、断裂等现象，可以通过金相组织观察、断口形貌分析等方法进行分析。

3.塑性变形失效：模具在使用过程中，由于受到较大的应力和变形，会产生塑性变形现象。

模具失效分析

模具失效分析模具失效分析对提高模具质量的作用模具是生产出合格制件的关键因素，模具质量的好坏，直接影响的各类产品的质量、成本，一副模具从开始设计到交付使用要经过设计、原材料选用、坯料制作、机械加工、热处理、检验等诸多环节，每个环节出现问题都会给模具的质量造成不利影响，轻者降低使用寿命，重者使模具报废无法使用。

模具质量主要包含以下几个方面：1、制件质量：生产出合格的制件，制件尺寸、粗糙度、内在质量等符合图纸的设计要求；2、使用寿命：在保证制件质量的前提下，模具所能够顺利完成的生产的制件数量；3、模具的使用维护：操作是否方便、维修是否容易等；模具质量的优劣，直接影响至用户的采用，质量不好的模具能够保证用户生产的制件的产品质量，确保用户如期保质保量顺利完成制件的生产。

质量高的模具无法保证制件质量，模具过早失灵，不但影响制件的质量，提升产品生产成本，还可以影响制件的按期交货，对用户导致损失。

对于模具生产企业而言，生产出来无法保证用户建议质量的模具，企业就可以失去客户，直接影响至企业的存活。

模具失效分析目的在于针对失效模具表象及内在因素，对模具从设计到使用诸多环节，进行多学科交叉分析，找出失效的原因，判明经济责任，制定解决的措施，防止类似的失效再次发生，不断提高模具的质量。

现以较典型的失灵形式—脱落为基准详细表明模具失灵分析的方法和步骤:1、现场调查和模具断裂件的处理首先应付事故现场展开维护；分析人员尽早步入现场实地考察模具脱落失灵的部位与形式；查问生产设备的采用状况、操作方式情况和模具失灵过程并统计数据模具的实际使用寿命。

在调查过程中，应当特别注意搜集齐全所有的脱落碎块，以便确认主断口和展开断口分析。

在收集断裂碎块时，应注意保护断口的洁净和新鲜。

对于洁净的断口，应立即放人干燥器内进行保护；对有油泥污染的断口，应依次用汽油、丙酮(或三氯甲烷、苯等)、无水乙醇清洗断口，并用热风吹干后放入干燥器内；对于附有腐蚀产物的断口，可暂不清除腐蚀产物而直接放入干燥器内。

模具的失效分析

模具的失效分析№ 1一, 目的1, 模具设计人员必须熟知如何保证模具设计正确,合理,提高模具寿命,降低成本.2, 生产中模具失效时,能分析原因,提出改进措施,也是工艺员应掌握的技能.二, 模具的工作条件1, 工装模具组成凹模 - 冷镦, 正挤, 反挤, 冲孔, 锥形凸模, 切边凹模, 切边凸模,孔类` 螺母用凹模等.套 - 推出销套, 衬套垫 - 带孔垫块轴类冲头–正挤, 反挤, 六方冲头, (螺母冲头), 推出销, 凸模销,光凸模(无孔)销, 轴, 杆.板,块类型 - 垫块,切断刀,送料滚,刀体,钳片,夹子,弹簧板,弹簧片螺旋弹簧–拉,压弹簧碟簧板簧2, 易损件 (服役期短,经常更换的件)冲头, 凹模重点分析易损件–冲头, 凹模.3, 模具工作条件①挤压冲头工作条件–以活塞销为例上冲头上冲头–向下运动, 下冲头–固定不动.挤压中,上冲头受力大于下冲头. 上冲头受力情况如下:A) 向下运动–反挤坯料,冲头受压应力. B)向上运动–脱离坯料,因摩擦力冲头受拉应力. C)可能因冲头偏心,产生弯曲应力.结论: 上冲头受力复杂,易导致失效. 上冲头最大名义压力可达2500 MPa.在尺寸过渡处,由于应力集中, 有时应力更大于此值.② 冷挤压凹模的工作条件 № 2 冷挤压过程中,凹模型腔表面受很大的压力,该压力使凹模产生巨大的切向拉应力.(以下插图)p 0材料力学厚壁筒受力分析理论公式拉应力压应力P 1R 21 - P 0 R 20R 20 -R 21P 1 -P 0R 21 R 20σt σr =()+R 2R 20-R 21()=R 20 -R 21P1R 21 - P 0 R 20-)(R 20-R 21R 2)(R 21 R 20P 1 -P 0①②③④⑤⑥当采用整体模时,如下图P 0 =0 代入①,②式)(R 20 -R 21R 2+=σt R 21 R 20P 1R 20 -R 21P 1R 21=P 1R 21R 20 -R 21(1+R 20R 2)P 1 R 21 R 20R 2R 20 -R 21()-P 1R 21 R 20 -R 21=σr =R 20 -R 21P 1R 21 )R 2R 201-(当R=R 1 时,分别代入公式③,④得σtR1σrR1=)R 21R 201+(R 20 -R 21P 1R 21)R 21R 21-(R 20 -R 21P 1R 21=P 1R 20 -R 21R 20 +R 21==-P 1所以实际应用中,整体式凹模 d外/ d内比值取4-6 符合上面计算结果.σtR0=P1(6R1)2 -R212R21=2 /35 P1=0.0571P1由公式⑦得当R0 = 6 R1时,=0.133P1=2 /15 P12R21(4R1)2 -R21P1=σtR0由公式⑦得3,整体模孔与外径的尺寸关系当R0 = 4 R1时,结论:1,σt切向应力不是均匀分布,靠近内表面处最大,靠近外表面处最小.2,凹模承载能力并非随壁厚的增加而按比例增加.如已知一整体模及 P1 ,R0 ,R1 , 则可求出模中某点应力状态,见下图σtR0σrR0=)R21R201+(R20 -R21P1R21)R20R201-(R20 -R21P1R21=P1R2-R212R21==0当R=R0时,分别代入公式③,④得⑧⑦三,模具失效的基本形式及原因模具失效形式–模具丧失服务能力的某种损伤形式.大多数模具出现损伤后,不会立即丧失服务能力,仅在其中一种损伤发展到足以妨碍模具正常工作或生产出废品时,此模具才停止服役.№ 3(二)模具塑性变形失效原因凸凹模磨损失效是一种正常失效,但有时发生早期磨损失效值得研究.1,模具磨损过程磨损量 mg C①初期磨损阶段 A新模具 B刃口锋利(切边模,冲切模),模孔形状误差(不圆度等),与坯料接触面积小,局部压力大, A以及产生塑性变形,导致磨损速度加快.冲击次数 N②正常磨损阶段 B初期磨损阶段达到一定程度,刃口与工件接触单位压力减轻,不再产生塑性变形,进入摩擦磨损阶段. 在此过程中,由于反复冲击,而模具渐渐趋于疲劳.③过激磨损阶段 C刃口, 模孔呈现疲劳,模具急剧磨损,不能正常工作,甚至因冲击出现表面剥落,剥落硬粒子成为磨粒,加快了磨损速度.2,模具磨损失效原因–基本原因是磨擦№ 6(四) 模具疲劳失效原因1,特征: 在模具某些部位△在模具某些部位,经一定的服役期,萌生了细小的裂纹,并逐渐向纵深扩展.裂纹扩展到一定的尺寸后,严重的削弱模具的承载能力,而引起断裂.疲劳裂纹萌生于应力较大的部位,特别是应力集中的部位(尺寸过渡,缺口,刀痕,磨削裂纹等).△模具通常在高强度,低塑性状态下服役,在模具的微观疲劳断口处,很难观察到典型的疲劳条带,但是其宏观断口上,往往呈现出海滩状形貌.△高碳高合金钢模具,其疲劳断口往往出现粗糙的木纹状条纹.对宏观断口的形貌观察产生严重的干扰.2,疲劳裂纹分析根本原因是循环载荷.疲劳失效过程分两个阶段, ①疲劳裂纹的萌生②疲劳裂纹的扩展.1)疲劳裂纹的萌生①位置–经常在尺寸过渡处, 刀痕处,磨削沟痕处,磨削裂纹处.②萌生机理–见下图模具表面某些微区域内,可先发生滑移,滑移随载荷变化反复进行,到达某一程度后,材料滑移抗力下降,可能从滑移带中挤出金属,成为挤出锋,与此同时形成凹槽.当循环应力较大或晶界相对弱化时,疲劳裂纹可萌生于晶界.疲劳裂纹也可以萌生于粗大的第二相颗粒与基体的界面上.水介质(自来水,盐水等)显著加速疲劳裂纹的萌生和扩展,剧烈降低疲劳寿命.2)疲劳裂纹的扩展–分两个阶段A,扩展第一阶段 : 形成滑移带裂纹源后,沿着与拉伸应力轴成45°角的滑移面扩展.这种切变式扩展称为第一阶段扩展.对钢铁材料,第一阶段扩展为数百微米.如疲劳裂纹萌生于夹杂物,第一阶段扩展的深度仅为数个微米以后就转向垂直于拉应力轴的方向扩展.B,扩展第二阶段 : 疲劳裂纹沿垂直于拉力轴的方向扩展,在此阶段有多种机制,有拉伸,有压缩.3, 冷模具钢对疲劳裂纹萌生扩展的影响模具钢具有很高的屈服强度和很低的断裂韧性.高的屈服强度–有利于推迟疲劳裂纹的萌生.低的断裂韧性–加快疲劳裂纹的扩展,使疲劳裂纹扩展循环数剧烈缩短.№ 74,模具疲劳失效原因№ 8 根本原因是循环载荷,凡促使表面拉应力增大的因素均增加疲劳裂纹的萌生.(五) 模具冷热疲劳失效1,失效形态在极冷,极热条件下服役的模具,锻压数千次或数百次之后,型腔表面出现许多细小裂纹,其形状有网状,放射状,平行状等,这些裂纹仅有数毫米深,不会向纵深扩展,冷热疲劳裂纹经常萌生于刀痕及磨损沟槽,外观呈现直线状.2,模具冷热疲劳失效原因锻压钢件的模具与坯料接触时,表面迅速升温到600℃-900℃而内层尚处于较低的温度,表面层受热而膨胀,但受内层的约束,因而在表面产生压应力,压应力的数值一般均大于模具材料在该状态下的屈服强度,因而引起塑性变形.锻件脱模后,由于向模具表面喷洒冷却剂,使表面急剧冷却而收缩,当表面收缩受到约束时,便产生拉应力,模具表面层中的循环热应力是引起冷热疲劳的根本原因.高温氧化,冷却水的电化学腐蚀以及坯料的摩擦作用,加速了冷热疲劳过程.因此,冷热疲劳过程是极其复杂的物理化学过程.(六) 模具的断裂失效模具在服役过程中,突然出现大裂纹或分离为两部分或数部分使模具立即丧失服务能力,属于断裂失效.常见断裂失效形式有 : 崩牙,崩刃(冲头,搓丝板,滚丝轮等)劈裂,折断(冲头),胀裂等1,模具断裂(折断)失效过程可分一次性断裂和疲劳断裂两类①一次性断裂模具在冲压时突然断裂,称为一次性断裂.主要原因是严重超载或模具材料严重脆化(如过热,过烧,回火不足,严重的应力集中及严重的冶金缺陷等)②疲劳断裂模具在服役中，在应力最大或应力集中处，萌生微裂纹，在冲击力作用下，微裂纹慢慢扩展，模具有效承载面积逐渐缩小，直至外加应力超过模具材料的断裂强度，模具发生断裂或是随裂纹逐渐扩展裂纹尖端的应力强度因子不断增大，直至超过材料的断裂韧性值时，裂纹发生失稳性扩展，模具发生脆性断裂。

董斌—模具失效分析报告

模具失效分析目录1引言模具失效2模具失效形式案例分析及其改进2.1模具磨损失效2.2模具断裂失效2.3模具塑性变形失效3总结4参考文献1引言模具失效冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

生产中的冲压模具经过一定时间使用后，由于种种原因不能再冲出合格的产品，同时又不能修复的现象称为冲压模具的失效。

由于冲压模具类型、结构、模具材料、工作条件的不同，所以冲压模失效的原因也各不相同。

一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳及腐蚀等等。

模具的失效也可分为：正常失效和早期失效模具模具在工作中，与成形坯料接触，并受到相互作用力产生一定的相对运动造成磨损。

当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不能冲出合格的产品时，称为磨损失效，磨损失效是模具的主要失效形式，为冲模的正常失效形式，不可避免。

按磨损机理，模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。

①磨粒磨损硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。

②黏着磨损坯料与模具表面相对运动，由于表面凹凸不平，黏着部分发生剪切断裂，使模具表面材料转移或脱落的现象称为黏着磨损。

③疲劳磨损坯料与模具表面相对运动，在循环应力的作用下，使表面材料疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。

④腐蚀磨损在摩擦过程中，模具表面与周围介质发生化学或电化学反应，引起表层材料脱落的现象称为腐蚀磨损。

在模具与坯料相对运动过程中，实际磨损情况非常复杂。

工作中可能出现多种磨损形式，它们相互促进，最后以一种磨损形式失效。

冲裁模的工作条件冲裁模具主要用于各种板料的冲切。

从冲裁工艺分析中我们已经得知，板料的冲裁过程可以分为三个阶段：弹性变形阶段塑性变形阶段剪裂阶段对于薄板冲裁模，由于模具受到的冲击载荷不大，在正常的使用过程中，模具因摩擦产生的刃口磨损是主要的失效形式磨损过程可分为初期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶段初期磨损阶段模具刃口与板料相碰时接触面积很小，刃口的单位压力很大，造成了刃口端面的塑性变形，一般称为塌陷磨损, 其磨损速度较快.正常磨损阶段当初期磨损达到一定程度后，刃口部位的单位压力逐渐减轻，同时刃口表面因应力集中产生应变硬化。

模具失效的原因及预防措施

模具生产过程中失效的原因及预防措施1 前言模具在生产应用过程中，经常发生各种不同情况的失效，浪费大量的人力、物力，影响了生产进度。

以下主要讲述模具的几种基本失效形式及失效的原因以及预防措施。

2 模具失效冷热模具在服役中失效的基本形式可分为：塑性变形；磨损；疲劳；断裂。

(1)塑性变形。

塑性变形即承受负荷大于屈服强度而产生的变形。

如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。

尤其热作模具，其工作表面与高温材料接触，使型腔表面温度往往超过热作模具钢的回火温度，型槽内壁由于软化而被压塌或压堆。

低淬透性的钢种用作冷镦模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。

模具在使用时，如冷镦力过大，硬化层下面的基底抗压屈服强度不高，模具孔腔便被压塌。

模具钢的屈服强度一般随碳(c)的含量从某些合金元素的增多而升高，在硬度相同的情况下，不同化学成分的钢具有的抗压强度不同，当钢硬度为63HRC时，下列4种钢的抗屈服强度由高到低依次顺序为：W18Cr4V>Cr12>Cr6WV>5CrNiW。

(2)磨损失效。

磨损失效是指刃门钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落粘膜(在摩擦中模具工作表而粘了些坯料金属)。

另外，凸模在工作中，由于润滑剂燃烧后转化为高压气体，对凸模表面进行剧烈冲刷，形成气蚀。

冷冲时，如果负荷不大，磨损类型主要为氧化，磨损也可为某种程度的咬合磨损，当刃口部分变钝或冲压负荷较大时，咬合磨损的情况会变得严重，而使磨损加快，模具钢的耐磨性不仅取决于其硬度，还决定于碳化物的性质、大小、分布和数量，在模具钢中，目前高速钢和高铬钢的耐磨性较高。

但在钢中存在有严重的碳化物偏析或大颗粒的碳化物情况下，这些碳化物易剥落，而引起磨粒磨损，使磨损加快。

较轻冷作模具钢(薄板冲裁、拉伸、弯曲等)的冲击，载荷不大，主要为静磨损。

在静磨损条件下，模具钢的含碳量多，耐磨性就大。

在冲击磨损条件下(如冷镦、冷挤、热锻等)，模具钢中过多的碳化物无助于提高耐磨性，反而因冲击磨粒磨损，而降低耐磨性。