模具材料課件

1、平面設(shè)計(jì)模具壽命與材料模具壽命與材料M o l d i n g t o o l l i f e s p a n a n d m a t e r i a lPrincipalSpeaker ：Shi-jieFangDepartment of Mechanical and Electrical Engineering, Luoyang Institute of Science and Technology 2011級模具壽命與材料模具壽命與材料課課程程簡簡介介緒緒 論論第第 1章章 模具失效與使用壽命模具失效與使用壽命第第 2章章 模具材料概述模具材料概述 第第 3章章 冷作模具材料及熱處理冷作模

2、具材料及熱處理第第 4章章 熱作模具材料及熱處理熱作模具材料及熱處理 第第 5章章 塑料模具材料及熱處理塑料模具材料及熱處理第第 7 章章 模具表面處理技術(shù)模具表面處理技術(shù)教材：教材：1 1 高為國高為國. . 模具材料模具材料. . 北京：機(jī)械工北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，業(yè)出版社，20042004主要參考書：主要參考書：11 胡傳胡傳炘炘，白韶軍，白韶軍， 安躍生等安躍生等. . 表面表面 處理手冊處理手冊. . 北京：北京工業(yè)大學(xué)出北京：北京工業(yè)大學(xué)出 版社，版社，200420042 2 吳兆祥，蘇思靈，盧瑞敏等吳兆祥，蘇思靈，盧瑞敏等. . 模具模具 材料及表面處理材料及表面處理. . 第

3、第2 2版版. . 北京：機(jī)北京：機(jī) 械工業(yè)出版社，械工業(yè)出版社，2008 2008 3 3 陳勇陳勇. . 夏江梅夏江梅. . 韋玉屏等韋玉屏等. . 模具材模具材 料及表面處理料及表面處理. . 北京北京: : 機(jī)械工業(yè)出機(jī)械工業(yè)出 版社版社, 2002, 2002113第1章Moldingtoollifespanandmaterial緒緒論論一、模具材料的作用和地位一、模具材料的作用和地位二、模具材料的應(yīng)用和發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用和發(fā)展三、本課程的性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和基本三、本課程的性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和基本要求要求Moldingtoollifespanandmaterial2 主要內(nèi)容主要內(nèi)容

4、重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)及難點(diǎn)一、無一、無一、模具材料的作用和地位一、模具材料的作用和地位 在模具材料的作用和地位在模具材料的作用和地位1.模具是材料成型加工中的重要工藝裝備模具是材料成型加工中的重要工藝裝備2.發(fā)達(dá)國家模具制造業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)發(fā)達(dá)國家模具制造業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一業(yè)之一3.模具成型廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、軍事、航空航天等領(lǐng)域模具成型廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、軍事、航空航天等領(lǐng)域飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)電產(chǎn)品的成型加工中占（飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)電產(chǎn)品的成型加工中占（60%70%）家電產(chǎn)品、塑料制品成型加工中占（家電產(chǎn)品、塑料制品成

5、型加工中占（80%90%）4.模具材料的種類、熱處理工藝、表面技術(shù)是影響模具使用壽命的重模具材料的種類、熱處理工藝、表面技術(shù)是影響模具使用壽命的重要因素要因素5.模具材料的使用性能直接影響模具的質(zhì)量和使用壽命模具材料的使用性能直接影響模具的質(zhì)量和使用壽命6.模具材料的工藝性能主要影響模具加工的難易程度、加工質(zhì)量和生模具材料的工藝性能主要影響模具加工的難易程度、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本產(chǎn)成本35二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展50多年來，我國模具工業(yè)已發(fā)展為獨(dú)立的工業(yè)體系多年來，我國模具工業(yè)已發(fā)展為獨(dú)立的工業(yè)體系上世紀(jì)上世紀(jì)70年代以來，我國陸續(xù)推廣了年代以來，我國陸續(xù)推廣了電渣重熔電

6、渣重熔、爐外精煉爐外精煉、真空電弧重真空電弧重熔熔、六面鍛造六面鍛造等新技術(shù)，使得模具鋼產(chǎn)品質(zhì)量與國外水平相當(dāng)?shù)刃录夹g(shù)，使得模具鋼產(chǎn)品質(zhì)量與國外水平相當(dāng)1989年，國務(wù)院頒布年，國務(wù)院頒布當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決議當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決議，把模具列為，把模具列為“機(jī)械機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位”“八五八五”時(shí)期（時(shí)期（19911995年）建的模具鋼扁鋼和厚鋼生產(chǎn)線對改善我年）建的模具鋼扁鋼和厚鋼生產(chǎn)線對改善我國模具鋼的品種規(guī)格國模具鋼的品種規(guī)格起到了較大的作用起到了較大的作用50多年的發(fā)展，我國模具工業(yè)得到長足發(fā)展，表現(xiàn)為：多年的發(fā)展，我國模具工業(yè)得到長足發(fā)展，表現(xiàn)為：1）

7、模具鋼產(chǎn)量已躍居世界前列，國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)）模具鋼產(chǎn)量已躍居世界前列，國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)2）基本形成了具有我國特色的模具用材料體系，鋼材系列比較完整）基本形成了具有我國特色的模具用材料體系，鋼材系列比較完整3）冷作模具鋼方面，研制出：）冷作模具鋼方面，研制出：a.低合金低合金：GD、CH-1、DSb.較高韌性的高合金、高耐磨較高韌性的高合金、高耐磨：D2、LD、GM、ER5c.基體鋼基體鋼：65Nb、CG-2、LM1、LM246 4）熱作模具鋼方面，研制出用于高強(qiáng)韌性和高熱穩(wěn)定性的新鋼種： a. 鍛錘模 ：3Cr2MoWVNi、 5Cr2NiMoVSi b. 熱擠壓模 ：HM1、TM

8、、012Al、Y4、Y10、HD、PH 具有高的熱穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度、熱疲勞抗力。壽命比5CrNiMo、 5CrMnMo（常用的熱鍛模用鋼）高數(shù)倍 熱作模具鋼熱作模具鋼-是使熱態(tài)金屬或液態(tài)金屬成形的模具用鋼。是使熱態(tài)金屬或液態(tài)金屬成形的模具用鋼。熱作模具包括熱作模具包括：熱鍛模熱鍛模、熱擠壓模熱擠壓模、壓鑄模壓鑄模三類。三類。5二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展 5）塑料模具鋼方面，研制出新型塑料模具專用鋼種： a. 預(yù)硬型塑料模具鋼 ：P20、718 b. 易切削預(yù)硬鋼 ：8Cr2S、Y55、5NiSCa c. 時(shí)效硬化型塑料模具鋼：25CrNi3MoAl、PMS、20、06Ni

9、 d. 耐腐蝕塑料模具鋼：PCR 7硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金-是以高硬度難熔金屬的碳化物（是以高硬度難熔金屬的碳化物（WCWC、TiC)TiC)微米級粉末為主要微米級粉末為主要成分，以鈷（成分，以鈷（CoCo）、鎳（）、鎳（NiNi）、鉬（）、鉬（MoMo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金-以難熔金屬硬質(zhì)化合物為硬質(zhì)相、以鋼作粘結(jié)相制成的以難熔金屬硬質(zhì)化合物為硬質(zhì)相、以鋼作粘結(jié)相制成的硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金兼有碳化物的硬度和耐磨性以及鋼的良好力學(xué)性能。硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金兼有碳化物的硬度和耐磨性

10、以及鋼的良好力學(xué)性能。主要用作耐磨零件和機(jī)器構(gòu)件。其組織特點(diǎn)是微細(xì)的硬質(zhì)相均勻彌散地分布主要用作耐磨零件和機(jī)器構(gòu)件。其組織特點(diǎn)是微細(xì)的硬質(zhì)相均勻彌散地分布于鋼的基體中。于鋼的基體中。 6）用硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造模具 a. 用于拉絲模、冷沖模、冷鐓模、無磁模 b. 硬質(zhì)合金：硅鋼片高速沖模 c. 鋼結(jié)硬質(zhì)合金：M12螺栓冷鐓模 6二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展81.1.電渣重熔（電渣重熔（electroslagremelting）是利用電流通過熔渣時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行熔煉的方法。其主要是利用電流通過熔渣時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行熔煉的方法。其主要目的是提純金屬并獲得

11、潔凈、組織均勻且致密的鋼錠。目的是提純金屬并獲得潔凈、組織均勻且致密的鋼錠。2.2.爐外精煉爐外精煉 是把一般煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、除氣、去除非金是把一般煉鋼爐中要完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、除氣、去除非金屬夾雜物、調(diào)整鋼的成分和鋼液溫度等，在爐外的屬夾雜物、調(diào)整鋼的成分和鋼液溫度等，在爐外的“鋼包鋼包”或者專用的容器或者專用的容器中進(jìn)行。中進(jìn)行。3.3.真空電弧重熔真空電弧重熔 是一種利用電弧作熱源在真空條件下熔煉金屬的真空熔煉技術(shù)，簡稱是一種利用電弧作熱源在真空條件下熔煉金屬的真空熔煉技術(shù)，簡稱VARVAR4.4.六面鍛造六面鍛造 指三向鐓粗和拔長的聯(lián)合工藝，每次都要有

12、一定的鍛造比，才能使共晶指三向鐓粗和拔長的聯(lián)合工藝，每次都要有一定的鍛造比，才能使共晶碳化物逐步變成無規(guī)則均勻分布，或接近均勻分布。碳化物逐步變成無規(guī)則均勻分布，或接近均勻分布。 5.5.基體鋼（基體鋼（matrix steels)matrix steels)是一種特殊用途工具鋼，其化學(xué)成分相當(dāng)于高速鋼的基體成分，在正常是一種特殊用途工具鋼，其化學(xué)成分相當(dāng)于高速鋼的基體成分，在正常熱處理后其組織與高速鋼基體相同。這種鋼具有接近高速鋼的強(qiáng)度并且具有熱處理后其組織與高速鋼基體相同。這種鋼具有接近高速鋼的強(qiáng)度并且具有相當(dāng)好的韌性，可用來制造高硬度耐沖擊工具。相當(dāng)好的韌性，可用來制造高硬度耐沖擊工具。

13、 基體鋼主要用于重載冷作模具、難變形材料用的大型復(fù)雜模具、鋼鐵材基體鋼主要用于重載冷作模具、難變形材料用的大型復(fù)雜模具、鋼鐵材料用的熱擠壓模具。料用的熱擠壓模具。 解釋幾個(gè)概念（省略不講）解釋幾個(gè)概念（省略不講）7二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展東風(fēng)勇士（中國悍馬）汽車東風(fēng)勇士（中國悍馬）汽車的車身覆蓋件的車身覆蓋件用冷作模具制造的產(chǎn)品用冷作模具制造的產(chǎn)品8汽車用沖壓件汽車用沖壓件用冷作模具制造的產(chǎn)品用冷作模具制造的產(chǎn)品9東方紅輪式拖拉機(jī)的車身東方紅輪式拖拉機(jī)的車身覆蓋件覆蓋件用冷作模具制造的產(chǎn)品用冷作模具制造的產(chǎn)品10用冷作模具制造的產(chǎn)品用冷作模具制造的產(chǎn)品二戰(zhàn)時(shí)英國的司登沖

14、鋒槍二戰(zhàn)時(shí)英國的司登沖鋒槍我國的我國的56式?jīng)_鋒槍式?jīng)_鋒槍二戰(zhàn)時(shí)德國的二戰(zhàn)時(shí)德國的MP44突擊步槍突擊步槍子彈彈殼和彈夾子彈彈殼和彈夾11各類模鍛件各類模鍛件汽車用曲軸模鍛件汽車用曲軸模鍛件用熱作模具制造的產(chǎn)品用熱作模具制造的產(chǎn)品12用注塑模制造的產(chǎn)品用注塑模制造的產(chǎn)品手機(jī)的塑料外殼手機(jī)的塑料外殼汽車內(nèi)飾用塑料件汽車內(nèi)飾用塑料件洗衣機(jī)的塑料殼體洗衣機(jī)的塑料殼體筆記本電腦的塑料殼體筆記本電腦的塑料殼體電冰箱內(nèi)膽塑料件電冰箱內(nèi)膽塑料件13表面工程技術(shù)簡介表面工程技術(shù)簡介激光加熱表面淬火激光加熱表面淬火始于上世紀(jì)始于上世紀(jì)70年代，激光束加熱速度每秒達(dá)年代，激光束加熱速度每秒達(dá)10，表面溶化層厚度很

15、，表面溶化層厚度很薄薄.液態(tài)層的結(jié)晶冷卻速度大于常規(guī)表面淬火冷卻速度液態(tài)層的結(jié)晶冷卻速度大于常規(guī)表面淬火冷卻速度10倍以上，倍以上，因此激光表面因此激光表面淬火馬氏體的含量要比常規(guī)熱處理淬火工藝的高淬火馬氏體的含量要比常規(guī)熱處理淬火工藝的高電子束表面改性電子束表面改性電子束表面改性始于上世紀(jì)電子束表面改性始于上世紀(jì)70年代后期，電子束表面改性：可進(jìn)行表面年代后期，電子束表面改性：可進(jìn)行表面淬火、表面合金化，具有極快的加熱速度，可實(shí)現(xiàn)自冷淬火，能準(zhǔn)確定點(diǎn)局部淬淬火、表面合金化，具有極快的加熱速度，可實(shí)現(xiàn)自冷淬火，能準(zhǔn)確定點(diǎn)局部淬硬、變形小，便于采用數(shù)字控制或計(jì)算機(jī)控制硬、變形小，便于采用數(shù)字控制

16、或計(jì)算機(jī)控制熱噴涂熱噴涂是利用電弧、等離子或燃燒火焰等熱源將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬是利用電弧、等離子或燃燒火焰等熱源將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流本身或壓縮空氣以一定速度噴射到材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)。預(yù)處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)。離子注入離子注入是近是近30年來國際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性高新技術(shù)年來國際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性高新技術(shù)。在真空條件下，將所需元素（金屬或非金屬）離子加

17、速，使其具有數(shù)百或數(shù)萬在真空條件下，將所需元素（金屬或非金屬）離子加速，使其具有數(shù)百或數(shù)萬eV能量的離子束流，注入到固體材料（金屬、半導(dǎo)體、合金、陶瓷）的表層，使固能量的離子束流，注入到固體材料（金屬、半導(dǎo)體、合金、陶瓷）的表層，使固體發(fā)生物理、化學(xué)和冶金性能的變化，此過程稱為離子注入體發(fā)生物理、化學(xué)和冶金性能的變化，此過程稱為離子注入14二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展5.傳統(tǒng)的化學(xué)熱處理技術(shù)傳統(tǒng)的化學(xué)熱處理技術(shù)將金屬工件放入含有某些活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子將金屬工件放入含有某些活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，改變表

18、層化學(xué)成分及組織并獲得與心部不同性能擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，改變表層化學(xué)成分及組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。包括：滲碳、滲氮（氮化）、碳氮共滲、滲硼、的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。包括：滲碳、滲氮（氮化）、碳氮共滲、滲硼、滲金屬等滲金屬等6.刷鍍刷鍍是依靠一個(gè)與陽極接觸的墊或刷提供電鍍需要的電解液的電鍍方法。具有設(shè)是依靠一個(gè)與陽極接觸的墊或刷提供電鍍需要的電解液的電鍍方法。具有設(shè)備簡單、鍍層質(zhì)量好、鍍層結(jié)合強(qiáng)度高、可進(jìn)行局部電鍍等優(yōu)點(diǎn)備簡單、鍍層質(zhì)量好、鍍層結(jié)合強(qiáng)度高、可進(jìn)行局部電鍍等優(yōu)點(diǎn)7.化學(xué)氣相沉積（化學(xué)氣相沉積（CVD)是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固

19、態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。比如：用體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。比如：用CVD法制備法制備Ni-P復(fù)合涂層，耐復(fù)合涂層，耐磨性與硬質(zhì)合金相當(dāng)磨性與硬質(zhì)合金相當(dāng)8.物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積是通過蒸發(fā)，電離或?yàn)R射等過程，產(chǎn)生金屬粒子并與反應(yīng)氣體物理氣相沉積是通過蒸發(fā)，電離或?yàn)R射等過程，產(chǎn)生金屬粒子并與反應(yīng)氣體反應(yīng)形成化合物沉積在工件表面。物理氣象沉積方法有真空鍍，真空濺射和離子反應(yīng)形成化合物沉積在工件表面。物理氣象沉積方法有真空鍍，真空濺射和離子鍍?nèi)N，目前應(yīng)用較廣的是

20、離子鍍。比如：沉積鍍?nèi)N，目前應(yīng)用較廣的是離子鍍。比如：沉積TiC、TiN鍍層提高模具表面的鍍層提高模具表面的抗粘著性和抗咬合性抗粘著性和抗咬合性15表面工程技術(shù)簡介表面工程技術(shù)簡介二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展二、模具材料的應(yīng)用與發(fā)展三、本課程的性質(zhì)、教學(xué)目的和基本要求三、本課程的性質(zhì)、教學(xué)目的和基本要求1. 課程性質(zhì) 是普通高等教育應(yīng)用型本科材料成形及控制工程專業(yè)（模具方向）的一 門專業(yè)課。2. 課程要求 (1) 已學(xué)習(xí)了“金屬學(xué)與熱處理”或“工程材料及熱處理”課程 (2) 既要懂模具的設(shè)計(jì)與制造，也要懂模具材料及表面處理技術(shù) (3) 掌握模具材料的特性、強(qiáng)韌化方法、使用范圍 (4) 在選擇材料

21、時(shí)注意質(zhì)量、壽命、成本三者的關(guān)系，達(dá)到正確選擇模 具材料及掌握正確的熱處理方法 (5) 熟悉各類模具的表面處理方法及其選用16第1章Moldingtoollifespanandmaterial第第1章章模具失效與使用模具失效與使用壽命壽命第第1節(jié)節(jié)模具的失效分析模具的失效分析第第2節(jié)節(jié)典型模具的服役條件及失典型模具的服役條件及失效分析效分析第第3節(jié)節(jié)模具的使用壽命及其影響模具的使用壽命及其影響因素因素Moldingtoollifespanandmaterial17 主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.模具的失效分析模具的失效分析2.典型模具的服役條件及失效形式典型模具的服役條件及失效形式3.模具的使用壽命及其

22、影響因素模具的使用壽命及其影響因素4.模具熱處理與表面強(qiáng)化對使用壽命的影響模具熱處理與表面強(qiáng)化對使用壽命的影響 重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)及難點(diǎn)1.模具的失效機(jī)理、過程分析模具的失效機(jī)理、過程分析2.熱作、冷作、塑料模具的服役條件及失效形式熱作、冷作、塑料模具的服役條件及失效形式3.模具材料、熱處理及表面強(qiáng)化對使用壽命的影響模具材料、熱處理及表面強(qiáng)化對使用壽命的影響 1820第一章第一章模具失效與使用壽命模具失效與使用壽命重要定義重要定義1）模具失效 是指模具喪失正常的使用功能，不能通過一般的修 復(fù)方法（如刃磨、拋磨等）使其重新服役的現(xiàn)象2）模具失效分為兩類： a. 正常失效（比較安全） b. 非正常失效

23、（早期失效）（不安全，應(yīng)加以避免）3）模具使用壽命（模具正常壽命） 是指模具在正常失效前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目， 若其在生產(chǎn)過程中經(jīng)過多次修模，則模具的使用壽 命為首次壽命與各次修模壽命的總和1921第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析一、模具的損傷與失效一、模具的損傷與失效1）失效 是指模具在服役中產(chǎn)生過量塑性變形、表面損傷、開裂與斷裂、冷熱疲勞、腐蝕等損傷后，將喪失原有的功能，以致不能正常服役，這種現(xiàn)象稱為失效。2）模具失效是一個(gè)變化的過程 如: 斷裂失效經(jīng)歷的過程是： 表面產(chǎn)生缺陷表面微裂紋裂紋擴(kuò)展斷裂3）模具損傷 指模具使用過程中，出現(xiàn)變形、微裂紋、腐蝕等現(xiàn)象，但沒有立即喪失服役能

24、力 的現(xiàn)象。4）損傷是模具破壞的起源；損傷的積累可導(dǎo)致模具的失效5）非正常失效（早期失效） 模具達(dá)到一定工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使用壽命而產(chǎn)生的失效6）正常失效 在模具使用一定期限后，由緩慢塑性變形、均勻的磨損或疲勞破壞而出現(xiàn)的 失效2022第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析二、模具的失效分類二、模具的失效分類2123第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析1）磨損 是指模具表面的相對運(yùn)動(dòng)，而從模具的接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象稱 為。2）磨損失效 當(dāng)磨損使模具的尺寸發(fā)生變化或使模具表面的狀態(tài)發(fā)生改變而使其不能 正常工作時(shí)，稱為。3）磨損按機(jī)理分類：

25、磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、氣蝕和沖蝕磨損等1. 磨粒磨損 工件表面的硬突出物和外來硬質(zhì)顆粒在加工時(shí)刮擦模具表面，引起模具 表面材料脫落的現(xiàn)象，稱為。22（一）磨損失效24第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析磨粒磨損失效的機(jī)理 a. 磨粒是來自外部的硬質(zhì)顆粒 或工件表面的硬突出物 b. 垂直分力作用 c. 水平分力作用 d. 磨粒壓入工件磨粒刮擦模具從模具表面切下切屑磨粒嵌入模具表面磨粒耕犁或犁皺工件表面 f. 對模具和工件表面的影響 23模具模具工件工件25第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效

26、機(jī)理分析減少磨粒磨損的措施 1）提高模具材料的硬度 2）提高模具表面耐磨性 3）模具使用中，清理模具和工件表面的磨粒 2426第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析1）少數(shù)微觀突起的封頂壓力很大，導(dǎo) 致局部彈塑性變形2）破壞模具表層潤滑層和氧化膜，新 鮮表面曝露，引起局部粘著3）工件與模具相對運(yùn)動(dòng)，引起局部淬 火，形成淬火裂紋4）運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生撕裂、剝落25粘著磨損的機(jī)理27第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析材料性質(zhì)、材料硬度、表面壓力材料塑性越高，粘著磨損越嚴(yán)重。相同的金屬或者互溶性大的金屬形成摩擦副

27、時(shí)，粘著效應(yīng)明顯，易產(chǎn)生粘著磨損。多相組織的金屬材料，由于其強(qiáng)化效果而比單相金屬材料具有更高的抗粘著磨損能力。26影響磨損的主要因素：（1）選擇與工件互溶性小的模具材料（2）使用潤滑劑，防止或減少兩金屬之間的直接接觸（3）表面熱處理，改變摩擦表面的互溶性質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)降低粘著磨損的方法：28第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析 在循環(huán)應(yīng)力作用下，兩接觸面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的表面金屬疲勞剝落的現(xiàn)象，稱為。疲勞磨損產(chǎn)生的原因：模具的表面或亞表面在交變應(yīng)力作用下，模具表面產(chǎn)生局部塑性變形和冷加工硬化現(xiàn)象。在相對薄弱處，由于應(yīng)力集中形成裂紋源，并在外力作用下擴(kuò)

28、展。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到金屬表面或與縱向裂紋相交時(shí)，便形成磨損剝落。273. 疲勞磨損29第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析影響疲勞磨損的因素：材料的冶金質(zhì)量、材料硬度、表面粗糙度等。（1）脆性較大，帶有棱角的非金屬夾雜物的存在，會在夾雜物的尖角出形 成應(yīng)力集中，并因塑性變形引起冷加工硬化形成疲勞裂紋（2）硬度高，增加抗疲勞能力，但過高卻加快疲勞裂紋的擴(kuò)展，加速疲勞 磨損（3）材料表面粗糙形成很大的接觸應(yīng)力，加速疲勞磨損提高抗疲勞能力的方法：（1）使用潤滑劑，避免直接接觸，降低接觸應(yīng)力，減少疲勞磨損量（2）噴丸、滾壓處理，在模具表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力283.

29、 疲勞磨損30第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析（1）氣蝕磨損 由于金屬表面的氣泡發(fā)生破裂，產(chǎn)生瞬間的高溫和沖擊，使模具表面 形成微小的麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象，稱為。（2）沖蝕磨損 固體和液體的微小顆粒以高速沖擊的形式反復(fù)落到模具的表面上，使 模具表面的局部材料收到損失而形成麻點(diǎn)或凹坑的現(xiàn)象，稱為。（3）腐蝕磨損 在工作過程中，模具表面與周圍環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，以 及模具與工件之間的摩擦作用而引起模具表層材料脫落的現(xiàn)象，稱為。294. 其他磨損31第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析斷裂失效 模具在工作中，出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失正常服役能力的現(xiàn)象 稱為。斷裂的表現(xiàn)： 產(chǎn)生局部碎塊或整個(gè)模具斷成幾個(gè)部分，斷裂是最嚴(yán)重的失效形式30（二）斷裂失效32第一節(jié)第一節(jié)模具的失效分析模具的失效分析三、模具的失效機(jī)理分析三、模具的失效機(jī)理分析斷裂失效的分類 （1）按斷裂性質(zhì)：脆性斷裂、韌性斷裂 （2）按斷裂路徑：沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂 （3）按斷裂機(jī)理：一次性斷裂、疲勞斷裂模具材料多為脆性斷裂。一次性斷裂 模具在承受很大變形力或沖擊載荷的作用