模具失效的主要原因有以下三点
模具寿命
模具寿命: 模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数。
模具失效形式归纳起来主要有三种:磨损、断裂、塑性变形磨损:由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象。
模具在服役时，与成形坯料接触，产生相对运动，造成磨损。
磨损失效:当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役。
按磨损机理可分为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损磨粒磨损:外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。
工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。
磨粒硬度Hm与模具材料的硬度H0之间的相对值对磨损影响：当Hm < H0时，I区，模具产生轻微磨损，磨损率小，曲线上升平缓。
当Hm = H0时，Ⅱ区，为磨损软化状态，磨损率急剧增加，曲线上升很徒。
当Hm>H0时，Ⅲ区，为严重磨损状态，磨损量较大，曲线趋平。
影响磨粒磨损的因素：1．磨粒的大小和形状2．磨粒硬度Hm与模具材料硬度H03．模具与工件表面压力4．磨粒尺寸与工件厚度的相对比值提高耐磨粒磨损的措施：1．提高模具材料的硬度2．进行表面耐磨处理3．采用防护措施对模具表面进行耐磨处理的具体方法有:1 、表面淬火(感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光加热表面淬火)2 、渗碳3 、渗氮4 、氰化(碳氮共渗)粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。
粘着磨损分类：1、轻微粘着磨损：当粘结点的强度低于模具与工件的强度时2、严重粘着磨损：当粘结点的强度高于模具与工件其中之一的材料强度时（涂抹、擦伤、胶合）磨损程度排序: 轻微粘着磨损＜涂抹＜擦伤＜胶合涂抹；粘结点的剪切发生在较软金属表面层上部,当粘结点强度高于较软金属的强度时擦伤：当粘结点的强度高于两金属材料的强度时，剪切发生在较软金属表层较下的部分，有时剪切也发生在硬金属的浅表层内胶合：当粘结点强度比两金属强度高得多且粘结点面积较大时影响粘着磨损的因素：1.表面压力2.材料性质3.材料硬度提高耐粘着磨损性能的措施：1.合理选用模具材料2、合理选用润滑剂和添加剂3、采用表面处理疲劳磨损:两接触表面相互运动时，在循环应力(机械应力与热应力)的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象。
冲压模具失效知识简介
三冲裁模的工作条件及失效形式
此外， 凸模退出板料时，需要有一定的卸料力 将板料从 凸模上 卸下，卸料力与作用在凸模 上的其它压应力不同，是唯一的拉应力，使凸 模在反复拉、压应力的作用下产生疲劳磨损， 这也是致使凸模崩刃的原因之一。 对于厚板冲裁模，由于凸 、凹模受到的作用力 增大，在过大应力的作用下，不仅会产生磨损， 而且可能造成刃口变形、疲劳崩刃等现象。当 冲裁 凸模较 细长时，还会引起弯曲变形或折 断，如图 11.1.2所示。
四拉深模的工作条件及失效形式
从显微观 察看，模具和坯料的表面都是凹凸不平的， 由于模具表面的硬度高于坯料，相互挤压摩擦时会将 坯料表面刮下的碎粒压入模具表面的凹坑。在拉 深过 程 中，坯料的塑性变形以及坯料和模具工作部件表面 的摩擦，会产生出热能。特别是在某些塑性变形严重 和摩擦剧烈的局部区域，所产生的热能造成了高温， 破坏了模具和坯料表面的氧化膜和润滑膜，使金属表 面裸露，促使材料分子之间相互吸引，并使模具表面 凹坑里的坯料碎屑熔化，和模具表面焊合，形成坚硬 的小瘤，即粘结瘤。这些坚硬的小瘤，会使 拉深件表 面粗糙度 变差，严重时将在产品的表面 刻划 出刻痕， 擦伤工件，并且加速模具的不均匀磨损，这种失效形 式又 称为粘模 。此时，需对模具进行修磨，除去粘附 的金属。 拉深模的 重要问题，就在于如何防止粘附的 金属小瘤。
三冲裁模的工作条件及失效形式
a ）局部塑变
b ） 摩擦磨损 c ） 疲劳损坏
（初期磨损阶段） （正常磨损阶段） （急剧磨损阶段）
图 11.1.1 冲裁时刃口的损伤过程
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（见图 11.1.1a ）。
合成闸瓦模具失效的原因与对策
图 ４ 模具结构俯视
通 过对 模 具 工 作状 态 的综合 分 析 ， 腔 尺 寸 发 模 生 变化 的主要 原 因为 ： 模具 腔体 在高压 、 温变 化载 高 荷 的不 断 冲击下 ， 固外框 夹板 的螺杆 被拉 长 、 纹 紧 螺
与螺 母 的 接 触 面 发 生 形 变 。为 减 少 这 些 变 形 的 产
６ ０
甘
肃
科
技
第２ ８卷
杆、 螺母进 行 整 体调 制 消除 预应 力 ， 达 到足 够 的 使其 抗拉 升 、 变形 强 度 。为 增 加螺 母 与 螺 纹 之 间 的锁 抗
最后 在腹 膜表 面镀 硬铬 提高 光 洁度 。工艺 方 面 为防
“ 型 ， 结 构 减 少 了合 成 闸 瓦在 型 腔 内 的 位 移 凹” 此
服极 限 ， 使衬 板磨 耗 加剧 。 会 ４ 为减 少模 具异 常磨 耗 ， ） 确保 合 成 闸 瓦 顺 利脱
模， 在合成闸瓦生产过程 中都使用脱模剂 。脱模剂 若选 配 不 当 ， 温塑 性 成 型 时就 会 严 重 影 响 润 滑膜 高 的形 成 和性 能 ， 润 滑剂 过早 挥 发 ， 使 摩擦 界 面 变为 干
摩擦 ， 一 步加剧 了衬板 磨损 。 进
１２ 延 缓模 具拉伤 与磨 损 的解 决办 法 ．
１ ２ １ 优 化 模 具 结 构 ．．
量， 降低了摩擦副对衬板 的损伤 ； 当模具衬板出现严 重 拉伤 、 磨损 时 ， 利 用 模 具便 于拆 卸 ， 损 件 更 换 可 易 性 强 的特点 对该 模 具快 速分解 ， 换受 损衬 板 ， 样 更 这
行 比对 ， 果表 明选 用 ４ Ｃ 性 价 比较 较 高 。在工 艺 结 ０ｒ
模具失效概述
① 合理选用模具材料 选与工件互溶性小的材料，减小亲合力，降低粘结的可能 性。
② 合理选用润滑剂和添加剂 润滑油膜一方面可防止金属表面直接接触，另一方面可 减小摩擦，成倍提高抗粘着磨损的能力。
③ 采用表面处理 通过表面化学热处理，如渗硫、硫氮共渗、磷化、软氮 化等热处理工艺，使表面生成一化合物薄膜，或为硫化 物，磷化物，含氮的化合物，使摩擦系数减小，起到减 磨作用也减小粘着磨损。
模具失效形式及机理
五、气蚀磨损和冲蚀磨损
（二）冲蚀磨损 定义：液体或固体微粒高速落到模具表面，反复冲
击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹 坑的现象叫冲蚀磨损。
当小液滴速度特别高，高于100m/s 时，产生的冲击 应力会超过材料的屈服强度，造成局部材料断裂。
模具失效形式及机理
五、气蚀磨损和冲蚀磨损 （三）提高抗气蚀磨损和冲蚀磨损的措施
模具失效形式及机理
二、磨粒磨损 (一) 磨粒磨损的机理
模具失效形式及机理
二、磨粒磨损
(二) 影响磨粒磨损的因素 ① 磨粒大小与形状 ② 磨粒硬度和模具材料硬度 ③ 模具与工件表面压力 ④ 磨粒尺寸与工件厚度的相
对比值
模具失效形式及机理
二、磨粒磨损
(三) 提高耐磨粒磨损的措施 ① 提高模具材料的硬度 ② 进行表面耐磨处理 ③ 采用防护措施
模具服役时一般都会出现氧化磨损。
一般情况下氧化膜能使金属表面免于粘着，氧化磨损 一般要比粘着磨损缓慢，因而可以说氧化磨损能起到保护 摩擦副的作用。
主要特征是模具表面有明显的划痕或犁沟，磨损物为条 状或切屑状。
模具失效形式及机理
二、磨粒磨损
(一) 磨粒磨损的机理（图3-1、图3-2）
模具失效总结
1.1模具的相关定义、模具寿命的基本概念模具：其是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。
模具寿命：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前加工的产品的件数。
制件报废：模具生产出的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用。
模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程。
模具损伤：模具在使用过程中，出席那尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态。
模具失效：模具收到损坏，不能通过修复而继续服役。
早期失效：模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时。
正常失效：模具经大量的生产使用，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。
模具正常寿命：模具正常失效前生产出的合格产品的数目。
1.2模具失效形式基本概念模具失效：在特定负荷作用下，具有特定形状的模具材料的失效磨粒磨损:工件表面的硬突出物或外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落。
粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘合的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落。
疲劳磨损:两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落。
气蚀磨损:当模具表面与液体接触作相对运动时，接触处形成气泡，气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑。
冲蚀磨损:液体和固体微小颗粒高速落下，反复冲击到模具表面，局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑。
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，再加上摩擦力的机械作用，引起表层材料脱落。
断裂失效：模具在工作过程中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象。
韧性断裂：断裂前产生明显的宏观塑性变形，端口截面尺寸减少，有颈缩现象。
脆性断裂：断裂前变形量很小，没有明显的塑性变形量，端口尺寸无明显变化，不产生颈缩。
模具常见的失效原因与模具材料的选用
裂抗 力 、 疲 劳 强度 及 热疲 劳抗 力 。
而造 成模 具 尺寸 的变 化 。 （ ５ ） 受 热处 理 影 响小 。为 了提 高硬 度 和 耐磨性 ，
一
般对模具要进行热处理 ，但这种处理应使其尺寸 其 是 加 工表 面 的质 量 ， 会 显 著 影 响磨 具 的耐 磨性 、 断 变 化误 差 在合 理 范 围 内。因此 ， 最 好 采用 能切 削加 工
要： 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 。
关键词 ： 模 具失效； 失效原 因； 材料 选择 中图分类号 ： Ｔ Ｇ７ ６ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ５） ０ ２ — ０ １ ０ ４ — ０ ２
的预 硬化 钢 。
（ ６ ） 抛 光性 能好 。 塑 件通 常要 求具 有 良好 的光 泽
分为非正常失效和正常失效 。非正常失效是指模具 裂纹通常在应力集 中处最先 出现 ，疲劳扩展 区是裂 未 达 到 一 定 的 工 业 水 平 下 公 认 的 寿 命 时 就 不 能 服 纹 自裂 纹 源 向纵 深 逐渐 发 展 形 成 的 ，最 后 断裂 区是 役 。正常 失效 是指 模 具经 大批 量 生产使 用 ， 因缓慢 塑 裂纹 发 展 到一 定 程 度失 稳 快 速 扩展 的结 果 。模 具 材 性 变 形 或 较 均 匀 地 磨 损 或 疲 劳 断 裂 而 不 能 继 续 服 料 的基 本性 能包 括 使用 性 能 和 工艺 性 能 。提 高模 具 役 。模 具种 类 繁 多 ， 工 作状 态 差 别很 大 ， 损坏 部 位 也 的使 用 性 能 可 以从 强 度 、 硬度 、 耐磨性 、 耐 蚀 性 及 耐
第三章 模具失效形式及机理
本章学习目标：
1、掌握模具失效主要形式
2、掌握磨损失效形式、失效机理以及影 响因素 3、掌握断裂失效形式、失效机理以及影响 因素 4、掌握塑性变形失效失效机理以及多种失 效形式的交互作用
模具的主要失效形式：
1.磨损失效 2.断裂失效 3.塑性变形失效
失效几率
早期失效
随机失效
图1-1 寿命特性曲线
耗损失效 使用时间
第一节 磨损失效
磨损：由于表面的相对运动，从接触表面 逐渐失去物质的现象。
磨损失效： 模具在服役时，与成形坯料接 触，产生相对运动，造成磨损。当该磨损使 模具的尺寸发生变化，或改变了模具的表面 状态使之不能继续服役时。
磨损的分类：
1.磨粒磨损(particle wear) 2.粘着磨损(adhesive wear) 3.疲劳磨损(fatigue wear) 4.气蚀和冲蚀磨损(cavitation erosion and wash-out wear)
图3-9 压力对磨损量的影响
d.磨粒尺寸与工件厚度的比值
工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入 越深，对模具的磨损越小。
磨粒 工件
( a) dm<t (b) dm=t (c) dm>t
图3-10 磨粒尺寸与工件厚度相对比值对磨损量的影响
提高耐磨粒磨损的措施 ： a.提高模具材料的硬度 b.进行表面耐磨处理 c.采用防护措施
图3-8 相对硬度对磨损量的影响
当Hm=Ho时，如II区，为磨损软化状态， 此时的磨损率急剧增加，曲线上升很徒。
当Hm>Ho 时，如III区， 为严重磨损状 态，此时磨损 量较大，曲线 趋平。
图3-8 相对硬度对磨着模具与工件表面压力的增加，磨粒压入 模具的深度增加，磨损越严重。但当压力达到 一定值后，磨粒棱角变钝，磨损增加趋缓。
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。
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模具失效的主要原因有以下三点
锌合金的浇注温度很低，压铸模的失效形式主要是侵蚀和磨损；铝合金、铜合金压铸模的失效形式主要是热疲劳，微信公众号：hcsteel 但侵蚀，也不能忽视。
铝合金压铸模，特别是大型压铸模有时出现开裂。
压铸模的型腔表面，除受到高压高速熔融合金的冲刷外，还吸，收熔融合金在凝固过程中释放的热量，使表面层的温度剧烈上升，与其内部产生很大的温差，表面层产生压应力。
当开模后，型腔表面与空气接触，受到压缩空气和涂料的激冷而产生拉应力。
于是，型腔表面层受到交变应力作用，超过模具材料的疲劳极限时，产生塑性变形，在晶界处产生裂纹，这种失效称为热疲劳失效。
另外，熔融合金中含有氢、氧等活性气体，使模具表面被氢化、氧化。
又由于摩擦和液压冲击产生的热冲蚀磨损，加剧了热应力状态，从而产生黏附。
推出铸件时，模具受到机械载荷的作用，都会导致模具的失效。
总之，模具失效的主要原因有以下三点：
①热交变应力引起的热疲劳。
②熔融合金对模具材料的化学—物理作用。
③压铸件脱模时，模具产生的局部应力。
影响压铸模使用寿命的主要原因有：模具的工作和设备条件，使用过程中的维护和保养，压铸件的材质、壁厚、尺寸和形状的影响，以及模具的材质、模具设计与制造工艺和质量等。
提高模具的使用寿命，
应从以下几个方面加以考虑：
①采用先进合理的毛坯锻造工艺，使碳化物分布均匀，形成合理的金属流线，提高耐磨性和各向同性以及抗胶合能力。
②严格控制机加工质量，特别是模具工作零件的磨削加工对模具使用寿命的影响最大，主要表现在磨削时工件表面出现的磨削应力和磨削裂纹、磨削热降低了零件的耐疲劳（热疲劳和冷疲劳）能力及耐蚀能力。
③采用合理的热处理工艺，保证成形零件具有较高的热强度和回火稳定性，以获得较高的热疲劳抗力和耐磨性。
④采用表面强化工艺可以阻止热裂纹的扩展，提高模具成形零件表面的强度、耐磨性和耐蚀性。
⑤模具的装配应严格按照装配工艺进行，以达到模具图样要求。