常见模具失效形式及机理
当磨损使模具的尺寸发生明显的变化或改变了模 具表面状态使其不能继续服役时，称为磨损 失效。
▪ 冷冲模具的最常见的失效形式是模具刃口的磨损， 厚板冲裁模还会塑性变形、断裂或崩刃。
模具刃口的损伤过程 ①初期磨损阶段(局部塑变) ②稳定磨损阶段（塑变强化） ③急剧磨损阶段（疲劳剥落）
模具某部位所受的应力超过了当时温度下模具材料的屈服 强度，会以滑移、孪晶、晶界滑移等方式产生塑性变形， 造成模具失效。
●室温下，机械负荷和模具的室温强度 ●高温下，模具的工作时候的温度和材料的高温强度
为了便于研究晶体中原子分子或离子的排列情况,近似 的将晶体看成无错排的理想晶体,忽视其物质性抽象排 列于空间的无数集合点,这些点代表原子(分子或离子) 的中心,也可是彼此等同的原子群或分子群的中心,各 点的周围环境相同,这些点的空间排列称为空间点阵, 简称点阵
▪ 实际生产中使用的模具种类非常之多，工作状态差 别很大，失效的形式及机理各不相同。
氧化磨损：纯净金属瞬间即与空气中的氧起反应而生 成单分子层的氧化膜，且膜的厚度慢慢增长，增长的 速度随时间以指数规律减小，当形成的氧化膜被磨掉 以后，又很快形成新的氧化膜，可见氧化磨损是由氧 化和机械磨损两个作用相继进行的过程 。
特殊介质腐蚀磨损：在摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质 发生化学腐蚀的情况下而产生的磨损，称为殊殊介质腐
在无外加机械应力的条件下，由于外部温度的涨落使零件内部产 生循环应变，由此导致的裂纹和断裂叫做热疲劳失效。在热疲劳条 件下，有两种方式可使零件产生循环应变：
▪ 研究失效的目的不同，常用的分类方法有两种：按 经济法观点分类和按失效的形式及失效机理分类
▪ （1）高应力凿削磨损：所谓高应力是指磨料在 与工件接触时产生的应力已超越了磨料本身的 破断强度。在此情况下，磨粒接触处集中的压应 力，使金属表面受到切削并产生塑性变形和疲劳 以及硬质相的开裂而造成材料磨损。
▪ （2）低应力划伤磨损：是指磨料本身的强度超 过磨料与工件之间的接触应力，在磨损过程中磨 料不发生破碎的情况。磨料一般沿工件表面平移， 金属表面被划伤，但由于正向压力较低，划痕较 浅。
▪ 磨损是机械零件常见的一种失效形式，总是从零 件表面开始发生。各种磨损的过程和机理不同， 因此其预防的方法也不同。
▪ 提高零件表面硬度，合理设计减小压应力，以及 提高表面光洁度等对降低磨损都有利。
▪ 承受的冲击力不大，受到摩擦力十分强烈。凸模承 受压力和摩擦力；凹模承受径向张力和摩擦力的作 用。
▪ 冷镦模是在冲击力作用下，凸模使金属棒料在凹模 型腔内镦粗成型的冷作模具，主要用来加工各种形 状的螺钉、铆钉、螺栓和螺母等的毛坯。
1.过量弹性变形失效 模具在使用的过程中，产生的弹性变形量超过模具 匹配所允许的数值，使得成型的工件尺寸或成型 精度不能够满足要求而不能服役的现象。
2.塑性变形失效 由于发生塑性变形改变了几何形状或尺寸，而不 能通过修复继续服役的现象。
塑性变形失效及多种失效形式的交互作用 （一）塑性变形失效 表现形式为：塌陷、弯曲、镦粗等。
按经济法观点分类和按失效的形式及失效机理分类按经济法观点分类失效正常损耗失效产品缺陷失效误用失效受累性失效按失效的形式及失效机理分类过量变形失效断裂失效模具局部断裂示意表面损伤失效过量弹性变形失效过量塑性变形失效模具的塑性变形蠕变超限韧性断裂脆性断裂疲劳断裂蠕变断裂应力腐蚀断裂表面磨损失效表面腐蚀失效接触疲劳失效1表面损伤失效表面损伤失效磨损失效实际生产中使用的模具种类非常之多工作状态差别很大失效的形式及机理各不相同
液体和固体微小颗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。
两接触面相对运动时，在循环（交变）应力（机械应力与热应 力）的作用下，使表层金属脱落的现象。
▪ 在室温条件下工作，塑性变形大，工作环境差，凸 模承受巨大的冲击力和摩擦力；凹模承受胀力和摩 擦力的作用。
▪ 依靠模具使金属坯料在强大而均匀的近似静挤压 力的作用下，产生塑性变形流动而形成产品
●强烈撞击造成局部材料断裂 ●速度不高的反复撞击产生疲劳裂纹，形成麻点和凹坑
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， 再加上摩擦力机械作用，引起表层材料脱落的现象。
A：经一个加载-卸载循环后裂纹向前扩展长度 C、m：材料常数 N：应力循环次数 ΔK：应力强度因子振幅
●磨粒的大小和形状 ●磨粒硬度Hm与模具材料硬度H0 ●模具与工件表面压力 ●磨粒尺寸与工件厚度的相对比值
▪ 冷冲模具工作对象是金属或非金属板材依靠冷冲模 具的刃口完成冷冲压加工中的分离工序。
▪ 冷冲模具的主要工作部位凸模（冲头）和凹模的刃 口，靠它们对板料施加压力，使其产生弹性变形、 塑性变形和分离过程。
▪ 凸模（冲头）承受压力同时还要承受冲击力、剪切 力和弯曲力的作用。凹模的刃口端面和侧面承受挤 压和摩擦力的作用。
现象。如1943年1月美国一艘T-2油船停泊在装货码头时 断成两半，计算的甲板应力为7kg/mm2，远低于σb（3040kg/mm2）。1958,美国北极星导弹固体燃料发动机壳体 在实验时发生爆炸，经过研究，发现破坏的原因是材料中 存在0.1-1mm的裂纹并扩展所致。
在无外加机械应力的条件下，由于外部温度的涨落使零件内部产生循环应 变，由此导致的裂纹和断裂叫做热疲劳失效。在热疲劳条件下，有两种方 式可使零件产生循环应变： （1） 受热循环的零件因相邻零件的约数而不能自由的膨胀或收缩。 （2） 零件在壁厚或长度方向因快速加热或冷却而产生温度差，高温区的 膨胀受低温区的约数，反之常见亦模然具。失效形式及机理
（2） 零件在壁厚或长度方向因快速加热或冷却而产生温度差， 高温区的膨胀受低温区的约束，反之亦然。
金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形 成小麻点和凹坑的现象。
▪ 冷作模具都是在常温下对工件材料施力，使其产生 分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的成品或半 成品件。
断裂力学认为，材料中存在缺陷是绝对的，常见的缺陷 是裂纹。在应力的作用下，这些裂纹将发生扩展，一旦扩 展失稳，便会发生低应力脆性断裂。材料抵抗内部裂纹失 稳扩展的能力称为断裂韧性。
利用探伤手段测得裂纹尺寸后，利用公式根据材料性能， 可求出相应的临界应力
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，引起模具表面脱落的现象。
磨料磨损与其他磨损形式在形成机制方面有 显著的不同，发生磨料磨损时，材料首先受磨料 切削，并发生塑变和疲劳现象，形成切削，最终 从表面除去。
