致模具失效的原因分析
从目前的真实的情况来看,导致模具失效的问题大多有以下五种:塑性变形失效;磨损失效;疲劳失效;冷热疲劳失效;综合因素影响下的失效。
主要是由于模具材料的强度水平不高;或是热处理工艺不正确,未能达到钢材的最佳强韧性;模具不正确使用引起局部超载发生;对于热作模具高温软化也会导致模具发生热塑性变形失效。塑形变形失效可以导致模具发生变形,从而最终影响锻件质量。
造成模具磨损失效的最终的原因就是模具与坯料间的摩擦。但磨损的具体形式和磨损过程则与许多因素有关;模具在工作过程中的压力、温度、坯料变形速度和润滑状况等。对于热作模具,由于其型腔表面受高温软化而耐磨性下降,加上氧化皮本身也起到磨料的作用,就决定了其磨损过程显得更为复杂。模具的磨损失效主要导致了锻模产生磨损,影响了锻件精度。
模具疲劳失效的根本原因是应力集中和循环载荷。尽管模具受到的载荷有时明显低于其屈服强度,但由于局部的应力集中,使低的载荷下,在应力集中处仍然会形成微裂纹。而模具通常都在高强度和低塑性状态下服役,当微裂纹形成后,在模具所受的循环载荷作用下,微裂纹很容易扩展并最后导致疲劳断裂。
对于热作模具,工作时由于与热的坯料互相作用,引起了模具表面温度常升至600~900℃的范围。为了不使模具的强度下降,必须要对脱模后的模具喷洒冷却剂,使其降温。这样周而复始,是模具表面反复经历急冷急热的过程,于模具表面便累积了相当的循环热应力,该应力最终以冷热疲劳的方式来进行释放,形成冷热疲劳裂纹。至于高温氧化、冷却剂的腐蚀以及模具与高温坯料间的摩擦作用则更是加速了冷热疲劳的这一过程。
模具由于实际工作条件极为复杂,因此,一副模具上常同时可出现多种损伤形式。这些损伤如果出现,彼此间又可能互相促进,最终将加速模具的失效。
