模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能服役。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用,因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役。
1模具正常壽命
模具正常失效前,生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目,叫模具正常壽命,簡(jiǎn)稱模具壽命,模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目,叫首次壽命;模具一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目,叫修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修復(fù)壽命的總和。
模具壽命與模具類形和結(jié)構(gòu)有關(guān),它是一定時(shí)期內(nèi)模具材料性能、模具設(shè)計(jì)與制造水平.模具熱處理水平以及使用及維護(hù)水平的綜合反映。模具壽命的高低在一定程度上反映一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家的冶金工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)水平。
2模具失效形式及機(jī)理
模具種類繁多,工作狀態(tài)差別很大,損壞部位也各異,但失效形式歸納起來(lái)大致有三種,即磨損、斷裂、塑性變形。
(1)磨損失效
模具在服役時(shí),與成形坯料接觸,產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng),接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。磨損失效可分為以下幾種:
1)疲勞磨損兩接觸表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),在循環(huán)應(yīng)力(機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力)的作用下,使表面金屬疲勞脫落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損。
2)氣蝕磨損和沖蝕磨損氣蝕磨損金屬表面的氣泡破裂,產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫,使模具表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。
沖蝕磨損液體和固體微小顆粒反復(fù)高速?zèng)_擊模具表面,使模具表面局部材料流失,形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫沖蝕磨損。
3)磨蝕磨損在摩擦過(guò)程中,模具表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng),再加上摩擦力的機(jī)械作用,引起表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨蝕磨損。
4)磨損的交互作用摩擦磨損情況很復(fù)雜,在一定的工況下模具與工件(或坯料)相對(duì)運(yùn)動(dòng)中,磨損一般不只是以一種形式存在,往往是以多種形式并存,并相互影響。
(2)斷裂失效
模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分和數(shù)部分喪失服役能力時(shí),成為斷裂失效。斷裂可分為塑性斷裂和脆性斷裂。模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼,斷裂的形式多為脆性斷裂。
脆性斷裂又可分為一次性斷裂和疲勞斷裂。
(3)塑性變形失效
塑料模具在服役時(shí)承受很大的應(yīng)力,而且不均勻。當(dāng)模具的某個(gè)部位的應(yīng)力超過(guò)了當(dāng)時(shí)溫度下模具材料的屈服極限時(shí),就會(huì)以晶格滑移、孿晶、晶界滑移等方式產(chǎn)生塑性變形,改變了幾何形狀或尺寸,而且不能修復(fù)再服役時(shí),叫塑性變形失效。塑性變形的失效形式表現(xiàn)為鐓粗、彎曲、形腔脹大、塌陷等。
模具的塑性變形是模具金屬材料的屈服過(guò)程。是否產(chǎn)生塑性變形,起主導(dǎo)作用的是機(jī)械
負(fù)荷以及模具的室溫強(qiáng)度。在高溫下服役的模具,是否產(chǎn)生塑性變形,主要取決于模具的工作溫度和模具材料的高溫強(qiáng)度。