刀具模具失效模式分析

合集下载

模具失效的案例分析

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

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。

模具失效分析概述.

模具失效分析概述.

模具失效分析概述摘要:模具失效是指模具丧失了正常工作能力,不能生产出正品。

模具有冷作模具、热作模具、压铸模等。

它们的失效方式主要有塑性变形、磨损、疲劳、断裂等。

本文主要介绍冷作模具、热作模具的失效种类、原因以及对策。

关键词:模具;失效分析;对策The Summarize of Mould Failure Analysis Abstract: Mould failure means that the mould lost it's ability to work and can’t produce products.The mould contains cold working mould,hot working mould,die casting die and so on.The way of mould’s failure have plastic yield,wear,fatigue,part and so on.In this article ,I will mainly introduce the kind of failure,reason,and counterpart of cold working mould and hot working mould.Key words:mould;failure analysis;counterplan引言模具是制造技术中的重要基础工艺装备,其质量不仅关系到生产制品的质量和性能,而且直接影响到制造成本和效率[1]。

模具失效,即模具经自然磨损或损坏,致使模具不能继续发挥其原来设计之初所要求的效能。

具体来说,模具失效的情况大致分成以下3种:模具已完全不能工作;模具仍能工作,但已无法实现指定功能;模具由于结构上存在严重损伤等原因,无法继续安全操作[2]。

以下主要讲述一些模具失效的种类及对策。

1 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。

第二章 模具失效分析(模具材料)

第二章  模具失效分析(模具材料)
2023最新整理收集 do
something
1
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。

2 模具的失效分析

2 模具的失效分析
检查分析失效零件 的应力分布、承载能力以及 脆断倾向等。
2.2 模具的服役条件与模具失效分析
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度左右的 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度以上,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。 塑料模具中的热固性塑料压模受力较大,而且温度为200—250度 左右,模具在较强的磨损及浸蚀条件下工作,而热塑性塑料注射 模其受力、受磨损都不太严重,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。
2.5 断裂失效
1.韧性断裂的特征
●宏观特征:宏观变形方式为缩颈,典型断口为杯锥状断口,底部 成纤维状剪切断口,其平面和拉伸轴大致呈45角。 ●微观特征:蛇形滑移和延伸,间距不等、短而且平行、不连续的 条纹韧窝,大小相当于显微空洞裂纹的一半。
韧性(塑性)断裂实物
断口韧窝电镜照片
2.5 断裂失效
2.脆性断裂的特征 脆性断裂时承受的工作应力较低,通常不超过材料的 屈服强度,甚至不超过常规的许用应力,所以又称为低应 力脆断。这种宏观裂纹可以在生产工艺过程中产生,还可 能由于疲劳或应力腐蚀而产生。
一、模具失效分析的重要性 首先确定模具失效的形式; 其次检查模具的服役条件; 最后运用金相分析、硬度测试等从模具结构、机加工质量、 模具材料和热处理等方面找出模具失效的主要原因。
2.8 模具失效分析的重要性和基本内容
二、模具失效分析的基本内容 现场调查 分析并确定故障原因和故障机理 分析结论,提出分析报告。 分析结论,提出分析报告。 分析报告的主要内容: (1)故障分析结论 (2)改进措施与建议及对改进效果的预计; (3)故障分析报告提交给有关部门,并反馈给有关承制单位; (4)必要时对改进措施的执行情况进行跟踪和管理。

模具开发DFMEA失效模式分析

模具开发DFMEA失效模式分析

3
120
对比Q3导流板结构缺陷改 余海斌 进设计: 1.采用顺序阀热流道控制2. 前模增加气顶、扣位使用弹 块。 3.模具仁设计成单向压块、 保证同一基准。
2014-3-31
OK
8
1.硬度不足; 2.抛光性能不好; 3.密度及纯度不够;
3
1.硬度计管控; 2.检验记录管控; 3.索取供应商的材质保证 书.
模具清洁度
1.产品外观不良
4
1.人员作业不当
6
3
72
制程尺寸与模 1.产品尺寸不良,导致组装或功 具图面不符 能干涉
8
1.人员作业漏失
3
2
48
9导流板
改善后 已采取之措施 [S] 参考Q3导流板进胶方式比 对。 [O] [D] RPN
8 1.采用顺序阀热流道控制 2.前模增加气顶、扣位使 用弹块。 3.模具仁设计成单向压块 、保证同一基准。 8
3
1
24
3
2
48
8
2
1
16
8
3
2
48
潜在失效模式分析(FMEA)
制程名称:模具开发制作 FMEA 小组负责人: 生产负责人: 治具负责人: QE: FMEA 小组 : 评分依据: 严重度: 发生率: 难检度: 1 = 几乎无影响 1 = 几乎不可能 1 = 几乎完全可以检查出来 10 = 极具危险性 10 =几乎不可避免 10 = 几乎不可能检查出来 制订日期: 变更日期: 页码: 产品名称:T99导流板
3
72
8
1.硬度不足 1.项针系列硬度不 足; 2.防水圈耐高温性能 不佳. 1.纯度不够. 2.铜料内混有杂质.
3
1.硬度计管控; 1.硬度计管控; 2.每批抽取2PCS进行耐 高温测试; 3.索取供应商的材质保证 书. 1.每批抽取测试; 2.索取供应商的材质保证 书.

刀具的失效模式及应对措施

刀具的失效模式及应对措施
但有关刀具 失效模式 的知 识应该 真 现象 可 以 表 明磨 粒磨 损 正 在 加 大 。 的应力 ; 正与实际 生产联 系起来 。对 于刀 具 这些 现象有 的能观察 到 ( 工件上 如 ③ 选用涂层刀具牌 号 以加 强 对 的使用者 来说 ,最 感兴趣 的是 想知 出现毛刺 、被 加工表 面光洁 度发 生 前 刀面 的保 护 ; 道刀具将 在什么 时候 失效 ,以及正 变 化等 ) ,有 的能 听 到 ( 切 削 噪 如 ④改进刀具 几何形状 以减小 直 确判断 刀具是如 何失效的 。 声逐渐 变 化 等 ) 。通 过 这 些 加 工 现 接作用于前刀面上的切削力。 Igr l C tn ol 公 司的刀 象 ,可 以很 容易地确 定何 时需要 更 ne o ut gTos sl i ()刀具 的沟槽磨损 ( 图 3 3 见 ) 具专 家认 为 ,了解 某种 加 工工艺 中 换 刀片 。 刀具产生 沟槽磨 损 的原 因通 常 某一 特定刀具 的失效模 式是 非常有 由于磨粒磨 损是一种 理想 的磨 是在 全切深情况下被 加工 工件 表 面 用 的。其 中一个 好处 是通过 诊断 刀 损 形式 ,因此 当加 工 中刀具 出现磨 某处 的切削条件 与其 余部 分相 比发 具 的某 些磨损类 型 ,可 以揭 示 出某 粒 磨 损 时 ,通 常 无 需 改 变 加 工 工 生恶 化造成 的。导致 工件 表面 切 削 些加 工问题 ,指 导如 何对 刀具或 工 艺 。当然 ,某些刀具 牌号 和涂 层确 条件 出现差异 的原 因可 能与工 件 表 艺进行 改进 ,以延 长刀具 寿命 ,提 实能够提 供更高 的耐磨性 ( 尤其 在 面剥落 有关 ;也 可能 由冷 作应 力或 高切削性能。另外一个好处与一致 高速 切 削 时 ) ,如 果 刀具 出现 磨 粒 加工硬 化所引起 ;还有 可能与 某些 性有关 。刀具 的失效 有其 不 同的基 磨损 ,改用这些刀具 牌 号或涂 层则 似乎无 关 紧要 的因素—— 例 如油 漆 本作 用 机 理 ,包 括 磨 损 、热 冲击 、 可 以延 长刀具 寿命 。 有关 ,工件表面 的油漆有 可 能 机械 冲击 和化学作 用 。这 些作用 机 ()刀具 的月牙 洼磨 损 ( 图 对切 人工件不太深 的切 削刃起 到 一 2 见 理 导致 了不 同的刀 具失效 模式 。但 2 ) 种淬 火作用 。 是 ,有一种作用 机理 及其 相关 的刀 般来说 ,月牙洼 的产生 可能 对 于刀具 的沟槽磨 损 ,采取 何 具 失效模 式 优 于其 它所 有 的模 式 . 同工 件材料与 刀片前刀 面相互 作用 种 应对措施 与沟槽磨 损 是否 由崩 刃 这种失效模式就是磨粒磨损。这种 引起 的任何磨损 形式 有关 。最 常见 或磨粒 磨损引起 有关 。根据磨 损 的 磨损 类 型 表 明加 工 过 程 稳 定 而 可 靠 。磨粒磨 损的渐 次性 和可预测 性 的月 牙洼磨损 是 由钢制 工件 与硬质 类 型 ,可 以更换 一种具 有更 高抗 机 即刀具 械冲击性 或更高耐磨性 的刀 片牌 常常能够对提高加工效率起到杠杆 合金 刀具之 间的化学作 用 (

模具失效分析

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。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

PVD涂层刀具、模具失效分析郭 硕摘要:1、阐述了刀具、模具的基本失效模式;2、失效模式与原因分析的方法;3、刀具、模具经过PVD (物理气相沉积)处理后,失效模式的分析与改善方法。

关键字:PVD、ALTiN、TiCN、TiN、磨损、失效模式1、概述1.1失效:即产品丧失规定功能。

(国标GB3187-82中定义)比如刀具刃口磨损变钝,不能继续切削使用。

1.2失效模式:是指失效的外在宏观表现形式和过程规律,一般可理解为失效的性质和类型。

1.3失效分析:是指判断产品失效模式,查找失效机理和原因,提出改善和预防措施的活动。

2、失效模式2.1 主要的失效模式(针对模具、刀具、机械零件等)2.1.1 磨损2.1.2 断裂2.1.3 变形2.1.4 腐蚀2.2 磨损2.2.1 磨损过程(如下图所示)(1)磨合阶段(Ⅰ区,O~A)(2)正常磨损阶段(Ⅱ区,A~B)(3)快速磨损阶段,也称严重磨损阶段(Ⅲ区,B~C)图1 磨损过程示意图z磨损是一定会发生的,我们的分析与研究只是为了尽可能延长“正常磨损阶段”(即Ⅱ区)的时间,并能对B点的到来作出准确的预测。

2.2.2 磨损的分类(1)粘着磨损:相对运动的物体,接触表面发生了固相粘着,使材料从一个表面转移到另一个表面的现象。

粘着磨损情况严重时会出现“咬死”“卡死”现象。

z产生原因:①表面粗糙,表面凸起来的部分在摩擦过程中,受到很大压力发生塑性变形,进而彼此粘着。

②接触的两种材料之间物理、化学特性接近,有粘着在一起的可能,比如金属之间可能发生粘着,而金属和木材之间就不可能发生粘着。

z对于刀具、模具而言,轻微的情况就是粘料、积屑,以及进而形成的擦伤、拉毛等。

比如五金拉伸模具,模具表面粘料后,产品将出现拉毛、擦伤等异常。

(2)磨粒磨损:又称磨料磨损或研磨磨损,是指两物体接触时,一方硬度比另一方大得多时,或接触面之间存在着硬质颗粒时,所产生的磨损。

z此类磨损,在我们涂层的模具或零件应用中极为常见。

因为涂层本身硬度极高,一旦脱落,其碎片就是“硬质颗粒”,它夹杂在摩擦面之间,会造成模具本身的快速磨损。

(3)表面疲劳磨损:是指两物体接触摩擦,在交变应力作用下,材料表面疲劳,产生小坑点和很浅的细小裂纹以及由裂纹造成的下片金属脱落。

表面疲劳是介于疲劳与磨损之间的破坏形式。

z比如,冲压螺丝的十字精冲,冲压到某一寿命次数之后,十字针上就会出现很细小的裂纹和小坑点。

(4)腐蚀磨损:是指在有腐蚀性的环境下,摩擦面受到化学、电化学腐蚀与摩擦的双重作用,从而引起的破坏形式。

z塑胶模具,对于存在腐蚀性的胶料,同时受压力较大的部位(比如进胶口),在腐蚀和磨损双重作用下,就会更容易被破坏。

2.2.3 “正常磨损阶段”时间没有达到预期值(即我们所说的“寿命异常”)的失效分析,就是找出实际发生的属于那种磨损形式,以及为何没有达到正常标准时限,并找出改善其摩擦环境的措施。

2.2.4 在实际的磨损过程中,往往是多种磨损同时发生或交替作用,而且各种机理在里面的作用大小也不一定,故我们在做失效模式判断时,要根据实际情况,作出全面的分析判断。

2.3 断裂2.3.1 断裂:是指产品在外力作用下产生裂纹进而扩展分裂成两部分或多部分的过程。

对于刀具、模具的局部断裂,我通常称为“崩刃”、“崩口”。

2.3.2 断口:即断裂形成的断面。

我们分析断裂原因时,就是根据断口的痕迹与特征来判断的。

2.3.3 断裂的分类:(1)脆性断裂:材料本身的韧性不够好,在承受过大的外力时,仅发生了很小的变形就断裂。

(2)塑性断裂:材料本身韧性较好,但由于承受的外力过大,发生严重塑性变形后断裂。

(3)疲劳断裂:材料在交变应力反复作用下(如冲压加工),萌生裂纹及裂纹扩展进而造成断裂。

2.3.4 对于刀具、模具而言,发生断裂的主要原因:(1)材料问题,材料本身的强度不足以承受这般大的外力,故而断裂。

(2)热处理问题,热处理的方式或工艺不当,造成刀具、模具内部应力没有完全消除,脆性过大进而断裂。

(3)使用不当,如装夹偏位、撞车、撞刀等。

(4)加工参数设定太严苛,使得刀具、模具负荷过大,或造成机台振动,从而造成刀具、模具崩裂。

(5)使用一段时间后,模具材料出现疲劳,从而发生疲劳断裂。

2.4 变形:是指构件的外形发生塑性形变,在轮廓尺寸或相对尺寸上发生了改变,从而不能完成预定目标。

2.4.1变形原因(针对模具、刀具、金属零件):(1)受到过大的外力,局部或整体发生塑性形变。

(2)环境温度的改变,发生热胀冷缩。

(3)受自身重力作用,久而久之发生弯曲变形,比如横放的轴、细长杆件等。

(4)受到高温,材料内部应力改变与释放,使得产品形变,比如热处理时,模具或多或少都会发生变形。

(5)材料热处理时,应力消除不彻底,后续应力慢慢释放的过程中,构件就会发生形变。

(6)模具、刀具是由多种材料构成,一旦受热,由于各种材料的膨胀系数不一,从而造成形变。

比如焊接刀具,在镀膜过程中,很容易发生“精度超差”的问题。

2.4.2 变形是一个“绝对”的概念,现实中,我们只在乎超出我们精度要求的变形。

2.5 腐蚀:金属材料与周围介质发生化学或电化学作用而遭受的变质与破坏。

如模具、刀具在使用中会接触酸性或碱性的液体,从而被腐蚀破坏。

3、失效分析3.1 失效分析的基本理论与技术:痕迹分析、裂纹分析、断口分析是失效分析中最基础的技术。

3.1.1 痕迹分析(1)机械失效往往是从表面损伤开始的,并会留下某些特征痕迹,如表面形貌、成分(材料转移),颜色、表层组织、性能、残余应力等变化。

(2)痕迹分析就是对上述的变化特征进行观察、检测与鉴别,判断出变化的过程和原因,为真正的失效原因分析提供线索和证据。

z对于磨损失效分析,最重要的手段就是“痕迹分析”。

3.1.2 裂纹分析(1)裂纹一般出现在断裂的前阶段。

(2)表面疲劳磨损时,表面也可能出现很浅的细小裂纹。

(3)热处理时如果应力消除不彻底,在后续使用或加工中,材料有可能出现裂纹。

3.1.3 断口分析:对断裂处的断口的痕迹、晶格、成分等作宏观和微观的分析,以寻求断裂原因的方法。

3.2 失效分析方法3.2.1分析思路:我们通常从4M1E(即人(Man)、机器(Machine)、材料(Material)、工艺方法(Method)、环境(Environment))这五个方面去分析。

然后再将每一个方面下面的可能原因写出来,逐个分析,找到最大可能的原因。

此分析方法叫做“因果分析法”,也叫“鱼骨图”,如下图所示:图2 鱼骨图(因果分析法)3.2.2 我们在做失效分析时,都是从我们“直接看到的失效现象(即异常现象) → 进一步观察损伤形貌 → 判断出失效模式 → 进一步分析出失效原因。

比如,齿轮齿断裂的失效分析: 失效现象 损伤形貌失效模式失效原因(可能) 1、脆性断裂;2、断口粗糙,露出晶粒。

强制断裂1、掉进异物卡死掰断 2、离合器换档操作不正确造成撞击… 齿轮齿断裂1、细晶粒断口有贝壳花样;2、有褐色微振磨损区。

疲劳断裂1、材料缺陷 2、锻造缺陷3、冲击4、热处理不当…4、 PVD 涂层后的刀具、模具失效分析z 由于刀具、五金冲压拉伸模具PVD 涂层(ALTiN、TiCN、TiN、CrN 等)目的就是提高其耐磨性,故与我们涂层有关的刀具、模具寿命问题主要都是磨损问题。

所以我们在本章节主要就从分析磨损来讨论涂层刀具、模具失效分析。

4.1 分析前要确认的问题4.1.1 异常的具体现象,比如磨损、崩刃、粘料、产品拉痕、蚀纹塑胶产品发亮等。

4.1.2 使用寿命的数据,以及与之相比对或预期寿命的数据,或者是异常出现的时机。

4.1.3 模具、刀具的不良率,比如100%,还是1%,甚至只是个例等。

4.1.4 加工方式与参数(包括机台、被加工件的信息、环境条件等)。

4.1.5 要求客户将使用过,已失效的不良样品返回作分析。

4.2 刀具、模具涂层前后磨损差异分析4.2.1刀具、模具涂层前后磨损曲线— 未涂层磨损曲线— 涂层后磨损曲线图3 刀具、模具涂层前后磨损曲线4.2.2 从上图,我们可以看出,刀模具涂层后主要是“正常磨损阶段(即A~B之间)”的时间延长了。

也就是说,我们所说的“延长刀具、模具使用寿命”就是延长“正常磨损阶段”的时间。

4.2.3 比较上面的两条曲线,发现“B1~C1”比“B2~C2”更长,也就是说涂层后的刀具、模具“严重磨损阶段”时间更短,磨损更快。

这是什么原因呢??4.2.4 我们做刀模具耐磨性分析,主要就是分析“正常磨损阶段”是否正常,以及是否达到预期时长、行程或次数。

4.3 分析的流程(“十六字”方针)4.3.1 追溯:追溯生产记录,如所选制程,OQC的膜厚、附着力,前处理时是否有抛光、喷砂等。

4.3.2 检测:检测产品材料与涂层参数,如材料硬度、涂层实际膜厚、附着力等。

4.3.3 观察:观察产品涂层及损伤处状况。

从宏观、微观(显微镜)等多方面对磨损痕迹作观察。

注意任何一个细节,是找到真正失效原因的关键。

4.3.4 描述:描述观察到的现象,将目视以及通过显微镜等工具观察到的现象作详尽的描述出来。

值得说明的一点是:当你在描述你所观察到的现象时,如果发现仅聊聊几个字就完了,那就说明你观察还不够仔细,忽略了很多细节。

4.3.5 判断:判断失效模式。

根据上面观察到的痕迹现象,结合你的经验,得出是涂层的问题,还是材料的问题、使用的问题,亦或涂层附着力问题等可能原因。

4.3.6 分析:整理上面的所有信息,综合分析,得出失效原因的结论(当然,这个结论也允许是“多种可能”)。

4.3.7 验证:如果上面的结论还不是很肯定的话,我们还需要做出一些假设,并想办法去进一步验证。

4.3.8 改善:提出改善与预防措施:根据上面的结论(一个或多个),我们可以分别做出有针对性的对策(并不需要有完全肯定的结论才可以提出改善和预防措施)。

4.4 综合分析4.4.1 涂层问题:(1)涂层质量问题:①涂层膜厚问题。

如果出现以下几种情况,可能是膜厚偏薄的问题:a)使用寿命仅比正常值短了20%左右;b)从磨损痕迹来看,属于正常的磨损:在显微镜下可看到涂层磨损的“斜切面”;c)产品上附着力测试OK;d)膜厚实测结果比我们的标准要求偏低;e)材料硬度正常;f)图4 涂层磨损情况一②附着力问题。

如果出现以下几种情况,可能是附着力的问题:a)使用寿命严重低于正常值,与不做涂层的效果差不多,甚至比不做涂层的更差;b)磨损痕迹不正常:涂层脱落的地方磨损非常严重,涂层未脱落的地方的磨损不明显,在显微镜下看不到涂层磨损的“斜切面”;c)在显微镜下观察,涂层未脱落的地方可能有小坑点,但不一定见基材;d)产品上附着力测试结果达不到A级;e)材料硬度正常;f)图5 涂层磨损情况二③涂层耐磨性问题,其实是一个宏观表象,其实质很复杂,它涵盖了很多方面的内容,存在着很多种可能原因。

相关文档
最新文档