第四章模具壽命的影響因素

斷裂失效復(fù)習(xí)斷裂斷裂性質(zhì)斷裂路徑斷裂機(jī)理塑性斷裂脆性斷裂沿晶斷裂穿晶斷裂混晶斷裂一次性斷裂疲勞斷裂斷裂力學(xué)在模具失效分析中的作用影響斷裂失效的因素塑性變形失效的定義及失效形式/16:55:4507:39:261.模具結(jié)構(gòu)2.模具工作條件3.模具材料性能4.模具制造5.模具維護(hù)和管理第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素第一節(jié)

模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)的幾個(gè)共性問(wèn)題一、圓角半徑

外（凸）圓角半徑內(nèi)（凹）圓角半徑/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素外凸圓角半徑內(nèi)凹圓角半徑影響工藝影響模具壽命非工作部位凹圓角半徑過(guò)小，也易在使用過(guò)程中造成應(yīng)力集中，使抗偏載、抗沖擊的能力降低，影響模具壽命。/16:55:4507:39:26二、幾何形狀第四章模具壽命的影響因素對(duì)同一工件，凹模角度一定時(shí)，擠壓力俞小，模具壽命俞高/16:55:4507:39:26二、幾何形狀第四章模具壽命的影響因素a結(jié)構(gòu)比結(jié)構(gòu)擠壓力降低20%，模具壽命也相應(yīng)提高。/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素變薄拉深：是拉深工序或冷擠成形工序后進(jìn)行的一種旨在實(shí)現(xiàn)極薄壁杯形件的成形工序。適用的材料有銅、鋁、鋼等金屬。啤酒罐鋁、子彈殼銅等都是它的典型產(chǎn)品。凹模的錐角α對(duì)拉深力及模具壽命影響較大。當(dāng)變形比t0/t及摩擦系數(shù)μ一定時(shí)，凹模的最佳取值為：此時(shí)，模具承受的力最小，壽命最高。/16:55:4507:39:26三、模具結(jié)構(gòu)形式（一）整體模具與組合模具

冷鐓模、冷擠壓模、鍛模的工作條件是受載重，沖擊力大，如采用整體式模腔易引起局部開(kāi)裂或整體開(kāi)裂，而采用組合式模腔可以避免開(kāi)裂現(xiàn)象。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26冷鐓滾子凹模，采用組合式凹模后，減少了常發(fā)生縱向劈裂或環(huán)形斷裂等現(xiàn)象，避免了模具早期斷裂失效，使模具壽命提高了4-5倍。

第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)環(huán)第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素模具的導(dǎo)向具有一定精度的，引導(dǎo)動(dòng)模和定模按設(shè)定方向平穩(wěn)開(kāi)合并使之相互定位的系統(tǒng)。稱(chēng)為導(dǎo)向定位系統(tǒng)。/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素模具的導(dǎo)向/16:55:4507:39:26第二節(jié)

模具工作條件一、成形件的材質(zhì)、溫度（一）材質(zhì)成形件的材質(zhì)有金屬和非金屬、固體和液體之分。成形件材質(zhì)的強(qiáng)度越低，所需成形力越小，模具受力越小，壽命越長(zhǎng)。成形件材質(zhì)與模具的親合力越大，易產(chǎn)生粘著磨損，模具壽命低。

坯料的表面狀態(tài)：表面光潔度越高，模具壽命越長(zhǎng)。

第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26（二）溫度

溫度的影響主要有以下四點(diǎn)（以高溫成型為例）：（1）溫度上升，模具強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形。圖4-10（2）模具與工件的接觸溫度高，模具非接觸面與接觸面之間產(chǎn)生溫度應(yīng)力；（3）模具受熱沖擊，易萌生裂紋，發(fā)生疲勞斷裂；（4）模具與工件之間易發(fā)生粘結(jié)，產(chǎn)生粘著磨損。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26二、設(shè)備特性1、設(shè)備的精度與剛度

設(shè)備精度與剛度的影響主要表現(xiàn)在以下三點(diǎn)：（1）設(shè)備運(yùn)動(dòng)部位的導(dǎo)向精度。（2）設(shè)備剛度。（3）設(shè)備彈性變形。2、速度設(shè)備速度影響設(shè)備給模具及工件的施力過(guò)程。

第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26設(shè)備特性例如：復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開(kāi)式壓力機(jī)上使用，平均復(fù)磨壽命為1-3萬(wàn)次，而新式精密壓力機(jī)上使用，沖模的復(fù)磨壽命可達(dá)6~12萬(wàn)次。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26三、潤(rùn)滑與冷卻（一）潤(rùn)滑

潤(rùn)滑的作用：（1）減少模具與工件表面的直接接觸，減少磨損，降低成形力；（2）潤(rùn)滑可一定程度阻礙坯料向模具傳熱，降低模具溫度。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26潤(rùn)滑拉伸時(shí)潤(rùn)滑劑應(yīng)涂抹在凹模與毛坯的接觸表面。切忌在凸模與毛坯接觸面涂潤(rùn)滑油，以防材料沿凸模滑動(dòng)，并使材料變薄。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26潤(rùn)滑模鍛時(shí)潤(rùn)滑劑應(yīng)涂抹在模膛內(nèi),而不是毛邊槽部。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素內(nèi)冷：冷卻方式緩和，模具溫差小，冷卻效果好，模具壽命高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。外冷：冷卻效果顯著，但模具內(nèi)外溫差大，且模具表面經(jīng)受較大的急熱急冷，易產(chǎn)生疲勞磨損或疲勞斷裂，模具壽命低。冷卻：成形熱工件的模具，因接受工件的熱量而升溫，模具溫度升高，模具強(qiáng)度下降。為減少熱量，避免模具穩(wěn)定過(guò)高、強(qiáng)度太低而產(chǎn)生塑性變形，在使用過(guò)程中應(yīng)及時(shí)冷卻。/16:55:4507:39:26第三節(jié)模具材料性能模具材料的基本性能第四章模具壽命的影響因素使用性能工藝性能：材料對(duì)鍛造工藝的適應(yīng)性/16:55:4507:39:26使用性能強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱(chēng)為強(qiáng)度。強(qiáng)度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標(biāo)。強(qiáng)度是機(jī)械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。剛度：剛度是指材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一個(gè)象征。材料的剛度通常用彈性模量E來(lái)衡量。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱(chēng)為柔度，即單位力引起的位移。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素屈服強(qiáng)度（σs）：是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應(yīng)力。對(duì)于無(wú)明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限，稱(chēng)為條件屈服極限或屈服強(qiáng)度。大于此極限的外力作用，將會(huì)使零件永久失效，無(wú)法恢復(fù)。/16:55:4507:39:26斷裂強(qiáng)度（σb

）：是指材料發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力與斷裂橫截面積的比值。表征材料抗斷裂破壞的能力。裂紋臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子（K1C

）：材料抗裂紋擴(kuò)展的能力。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:262、沖擊韌度（αk）：材料承受沖擊載荷或沖擊能量的能力。3、耐磨性：指材料抵抗磨損的性能，它以規(guī)定摩擦條件下的磨損率或磨損度的倒數(shù)來(lái)表示，即耐磨性=dt/dV或dL/dV。4、耐蝕性：材料抗周?chē)橘|(zhì)腐蝕的能力。4、硬度：材料抗外部物體壓入的能力。常用的硬度包括洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度、里氏硬度、肖氏硬度、巴氏硬度、努氏硬度、韋氏硬度。第四章模具壽命的影響因素/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素?zé)岱€(wěn)定性：材料在高溫下，保持其組織、性能穩(wěn)定的能力。耐熱疲勞性：高溫下，材料承受應(yīng)力頻繁變化的能力。/16:55:4507:39:26第四章模具壽命的影響因素工藝性能1、鍛造工藝性能：材料對(duì)鍛造工藝的適應(yīng)性。2、切削工藝性能：材料切削加工的難易程度。3、熱處理工藝性能：材料在熱處理時(shí)，獲得所需組織、性能和形狀尺寸的難易程度。4、淬透性：材料在一定條件下進(jìn)行淬火，獲得淬透層深度的能力。/16:55:4507:39:26第三節(jié)模具材料性能模具的工作條件:室溫沖擊力較小工況：要求高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性；如沖裁模、拉伸模。室溫