模具失效分析及修复
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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。
用。
2．失效分析的方法和步骤
• 失效分析的任务就是判断失效的性质、分 析失效的原因和提出防护措施。
（1）现场调查 （2）收集模具背景资料 （3）模具工作条件和断裂状况分析 （4）断口分析 （5）综合分析，找出断裂原因 （6）提出预防措施 （7）撰写失效报告
9.2.3 Brooks和ASM失效分析程序
• （2）广义的失效分析。不仅要找出引起产 品失效的直接原因，而且要找出技术管理 方面的薄弱环节。
• 按照失效分析工作进行的时序和主要目的， 失效分析可分为事前分析、事中分析和事 后分析。
1．失效分析的意义
• （1）失效分析的社会经济效益。 • （2）失效分析有助于提高模具质量和提高
管理水平。 • （3）失效分析有助于分清责任。 • （4）失效分析对模具设计与制造的促进作
• 冷镦凸模损伤的部位和形 式
3．模具失效的影响因素
• （1）模具结构的影响。模具结构包括模具几何形状、
模具间隙、冲头模具的长径比、端面倾斜角、过渡角大小； 热作模具中开设冷却水路、装配结构等。
• （2）模具材料的影响。模具材料必须满足模具对塑
性变形抗力、断裂抗力、疲劳抗力、硬度、耐磨性、冷热 疲劳抗力等性能的要求，如不能满足，则会发生模具早期 失效。
过程中承受拉伸、弯曲、压缩、冲击、疲劳等不同应力的作用，而用 于金属冷挤、冷镦、冷拉伸的模具，还要承受300℃左右的交变温度 作用；
• 热作模具主要用于高温条件下的金属成形，模具是在高温下承受交
变应力和冲击力，工件成形温度往往在1000℃以上，模具还要经受高 温氧化及烧损，在强烈水冷条件下经受冷热变化引起的热冲击作用；
面腐蚀产物分析、镀层和涂料分析及显微探针试 验）。 • （12）断裂力学分析。 • （13）在模拟的服役条件下做试验（特别情况才 做的试验）。 • （14）分析全部证据，得出正式的结论并写出报 告（可含建议书）。
9.2.4 模具的修复
• 运用模具的修复技术对模具进行修复是延 长模具寿命的一种新型的有效方法，主要 采用各种表面技术，对因表面失效而至报 废的模具进行修复，使之“起死回生”， 重新投入使用的技术，又称模具再制造技 术
• 塑料模具中的热固性塑料压模受力较大，而且温度为200～250℃左
右，模具在较强的都不太严重，但部分塑料品种含有氯及氟，当压制时易放 出腐蚀性气体，模具型腔经受气体腐蚀作用。
2．模具的主要失效形式
冲模的损伤部位和形式
• 锻模损伤的部位和形式
logo
[模具材料基础及选用]
第9单元 模具失效分析及修复
9.1 目标与任务
• （1）了解模具的失效形式及影响因素； • （2）掌握模具失效分析的方法和步骤； • （3）掌握常见模具失效修复的方法。
9.2 知 识 准 备
• 9.2.1 模具的失效形式及影响因素
• 1．模具的服役条件
• 冷作模具主要用于金属或非金属材料的冷态成形。冷作模具在服役
• 目前在模具修复中常用的修复技术有电刷 镀修复技术、堆焊修复技术、热喷涂修复 技术、激光熔覆修复技术和电火花修复技 术。
1．模具的堆焊修复技术
• 表面堆焊是用焊接方法在工件表面堆敷一 层具有一定性能材料的工艺过程，目的是 增加零件的耐磨、耐热、耐腐蚀等性能。 堆焊技术是最早用于模具修复的技术，可 用于修复模具的磨损或崩裂。
2．ASM失效分析程序
• ASM是美国金属学会的缩写，ASM是金属失效分 析行业的权威机构。其失效分析过程包括几个方 面：
• （1）收集背景资料并选取试样。 • （2）对失效零件进行初步考察（裸眼观察并作记
录）。 • （3）无损检测分析。 • （4）力学性能试验（包括硬度与韧性试验等）。 • （5）选择、标记编号、保存所有的试样（整理试
• 2）堆焊技术在模具修复中的应用 • 随着堆焊技术的发展。可修复的模具的范围不断
• （3）热处理及加工制造工艺的影响。模具的热处
理目的是为使模具获得理想组织，从而获得所需性能。但 若热处理不当或工艺不合理，则可导致模具产生热处理缺 陷，或性能降低，从而引发模具早期失效。
9.2.2 模具失效分析的步骤
• 失效分析分为狭义的失效分析和广义的失 效分析。
• （1）狭义的失效分析。主要目的在于找出 引起产品失效的直接原因。
• （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。
用。
2．失效分析的方法和步骤
• 失效分析的任务就是判断失效的性质、分 析失效的原因和提出防护措施。
（1）现场调查 （2）收集模具背景资料 （3）模具工作条件和断裂状况分析 （4）断口分析 （5）综合分析，找出断裂原因 （6）提出预防措施 （7）撰写失效报告
9.2.3 Brooks和ASM失效分析程序
• （2）广义的失效分析。不仅要找出引起产 品失效的直接原因，而且要找出技术管理 方面的薄弱环节。
• 按照失效分析工作进行的时序和主要目的， 失效分析可分为事前分析、事中分析和事 后分析。
1．失效分析的意义
• （1）失效分析的社会经济效益。 • （2）失效分析有助于提高模具质量和提高
管理水平。 • （3）失效分析有助于分清责任。 • （4）失效分析对模具设计与制造的促进作
• 冷镦凸模损伤的部位和形 式
3．模具失效的影响因素
• （1）模具结构的影响。模具结构包括模具几何形状、
模具间隙、冲头模具的长径比、端面倾斜角、过渡角大小； 热作模具中开设冷却水路、装配结构等。
• （2）模具材料的影响。模具材料必须满足模具对塑
性变形抗力、断裂抗力、疲劳抗力、硬度、耐磨性、冷热 疲劳抗力等性能的要求，如不能满足，则会发生模具早期 失效。
过程中承受拉伸、弯曲、压缩、冲击、疲劳等不同应力的作用，而用 于金属冷挤、冷镦、冷拉伸的模具，还要承受300℃左右的交变温度 作用；
• 热作模具主要用于高温条件下的金属成形，模具是在高温下承受交
变应力和冲击力，工件成形温度往往在1000℃以上，模具还要经受高 温氧化及烧损，在强烈水冷条件下经受冷热变化引起的热冲击作用；
面腐蚀产物分析、镀层和涂料分析及显微探针试 验）。 • （12）断裂力学分析。 • （13）在模拟的服役条件下做试验（特别情况才 做的试验）。 • （14）分析全部证据，得出正式的结论并写出报 告（可含建议书）。
9.2.4 模具的修复
• 运用模具的修复技术对模具进行修复是延 长模具寿命的一种新型的有效方法，主要 采用各种表面技术，对因表面失效而至报 废的模具进行修复，使之“起死回生”， 重新投入使用的技术，又称模具再制造技 术
• 塑料模具中的热固性塑料压模受力较大，而且温度为200～250℃左
右，模具在较强的都不太严重，但部分塑料品种含有氯及氟，当压制时易放 出腐蚀性气体，模具型腔经受气体腐蚀作用。
2．模具的主要失效形式
冲模的损伤部位和形式
• 锻模损伤的部位和形式
logo
[模具材料基础及选用]
第9单元 模具失效分析及修复
9.1 目标与任务
• （1）了解模具的失效形式及影响因素； • （2）掌握模具失效分析的方法和步骤； • （3）掌握常见模具失效修复的方法。
9.2 知 识 准 备
• 9.2.1 模具的失效形式及影响因素
• 1．模具的服役条件
• 冷作模具主要用于金属或非金属材料的冷态成形。冷作模具在服役
• 目前在模具修复中常用的修复技术有电刷 镀修复技术、堆焊修复技术、热喷涂修复 技术、激光熔覆修复技术和电火花修复技 术。
1．模具的堆焊修复技术
• 表面堆焊是用焊接方法在工件表面堆敷一 层具有一定性能材料的工艺过程，目的是 增加零件的耐磨、耐热、耐腐蚀等性能。 堆焊技术是最早用于模具修复的技术，可 用于修复模具的磨损或崩裂。
2．ASM失效分析程序
• ASM是美国金属学会的缩写，ASM是金属失效分 析行业的权威机构。其失效分析过程包括几个方 面：
• （1）收集背景资料并选取试样。 • （2）对失效零件进行初步考察（裸眼观察并作记
录）。 • （3）无损检测分析。 • （4）力学性能试验（包括硬度与韧性试验等）。 • （5）选择、标记编号、保存所有的试样（整理试
• 2）堆焊技术在模具修复中的应用 • 随着堆焊技术的发展。可修复的模具的范围不断
• （3）热处理及加工制造工艺的影响。模具的热处
理目的是为使模具获得理想组织，从而获得所需性能。但 若热处理不当或工艺不合理，则可导致模具产生热处理缺 陷，或性能降低，从而引发模具早期失效。
9.2.2 模具失效分析的步骤
• 失效分析分为狭义的失效分析和广义的失 效分析。
• （1）狭义的失效分析。主要目的在于找出 引起产品失效的直接原因。