模具寿命相关知识（doc 9页）第一章1.模具是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备。
2.提高模具的寿命分其实就是延缓模具的实效，找到失效的原因和解决的措施，达到提高模具寿命的目的。
3.模具失效的分析意义在于：通过对模具失效残骸的研究，可查明失效的机理和过程，并对失效的原因作出判断，从而可针对性地采取改进和预防措施，避免同类失效再次发生，达到改进模具质量、延长使用寿命、提高服役安全性和可靠性的目的。
4.拉拔：在拉拔时，材料两向受压，一向受拉，通过模具的模孔而成型，获得所需形状尺寸的型材、毛胚或零件。
5.冲压：冲压是利用冲模使材料发生分离或变形，从而获得零件的加工方法。
6.压铸：压铸是以一定压力将熔融金属高速压射充填到压铸模型腔内，在压力下凝固而形成铸件的工艺方法。
7.模具分类：1)按模具所加工材料的再结晶温度分①冷变形模具②热变形模具③温变形模具2)按模具加工坯料的工作温度分①热作模具②冷作模具③温作模具3)按模具成型的材料分①金属成型模具②非金属成型模具4)按模具的用途分①锻造模具②冲压模具③挤压模具④拉拔模具⑤压铸模具⑥塑料模具⑦橡胶模具⑧陶瓷模具⑨玻璃模具其它模具等第二章1.模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数，称为模具的使用寿命，简称模具寿命。
2.影响模具寿命的因素1)内在因素主要指模具的结构、模具的材料和模具的加工工艺。
2)外在因素包括模具的工作条件和使用维护、制品的材质和形状大小等。
3.提高模具寿命实质上意味着和模具失效作斗争。
4.模具寿命与失效的术语定义1）制件报废2）模具服役3）模具损伤4）模具失效5）早起失效6）正常失效5.我国模具基本分为10大类，其中冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。
6.生产模具的时间1）模具设计时间T12）模具加工时间T23）模具安装、调试时间T34）模具修复及维护时间T45）模具工作时间T57.模具寿命与实效的术语定义1)模具生产出的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用时称为制件报废。
2)模具安装调试后，正常生产合格产品的过程叫模具服役。
3)模具在使用过程中，出现尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态称为模具损伤。
4)模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。
5)模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时，称为模具的早期失效。
6)模具经大量的生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役时，称为模具的正常失效。
1.2.韧性材料断口具有纤维状特征，脆性材料断口具有结晶状特征。
3.多种失效形式的交互作用1)磨损对断裂的促进作用磨损沟痕可成为裂纹的发源地。
当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成断裂2)磨损对塑性变形的促进作用模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，造成另一部位承受过大的应力而产生塑性变形。
3)塑性变形对磨损和断裂的促进作用局部塑性变形后，改变了模具零件间正常的配合关系。
如塑性变形后，模具间隙不均匀，间隙变小，必然造成不均匀磨损，磨损速度加快，进而促进磨损失效；另一方面，塑性变形后，模具间隙不均匀，承载面积变小，会带来附加的偏心载荷以及局部应力过大，造成应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。
4.冷拉伸模的失效形式主要是粘着磨损和磨粒磨损。
5.冷镦模最常见的失效形式是磨损失效和疲劳断裂失效。
6.冷挤压分为四种类型1)正挤压金属坯料的流动方向与凸模运动方向相同为正挤压。
2)反挤压金属坯料的流动方向与凸模运动方向相反为反挤压。
3)复合挤压金属坯料的流动方向一部分与凸模运动方向相同，另一部分与凸模运动方向相反为复合挤压。
4)径向挤压金属坯料的流动方向垂直于凸模运动方向为径向挤压。
7.锤锻模的基本失效形式1）模具型腔部分的断裂2）型腔表面的热疲劳3）型腔表面的磨损4）模具型腔的塑性变形5）模具燕尾开裂8.锤锻模的早期脆性断裂是在锤击次数较少时发生的。
9.压力铸造模是在压铸机上用来压铸金属铸件的成型模具。
10.压铸模的型腔表面主要承受液态金属的压力、冲刷、侵蚀和高温作用，每次压铸脱模后，还要对型腔表面进行冷却、润滑，使模具承受频繁的急热、急冷作用。
11.当模具热处理时，由于回火不足，组织中仍有较多的残余奥氏体，在服役温度下残余奥氏体将转变为马氏体，从而产生相变内应力，这也是引起模具开裂的因素。
12.1）压铸锌合金时，模具的工作寿命较长。
2）压铸铜合金时，模具的使用寿命远低于压铸铝合金。
3）压铸铁合金时，模具的寿命很低。
13.在一般情况下，注射模的温度变化比较急剧，易产生热疲劳裂纹。
14.断口的宏观分析是用肉眼、放大镜或低倍立体显微镜观察和分析断口的形貌。
15.金相显微镜是失效分析中常用的手段，如加工工艺（铸造、锻造、焊接、热处理、表面处理等）不当或工艺路线不当造成的非正常组织或材料缺陷，都可以通过金相检验鉴别出来。
对于腐蚀、氧化、表面加工硬化、裂纹特征，尤其是裂纹扩展方式（穿晶或沿晶），都可从金相检验得到可靠的信息。
但由于金相显微镜的分辨率低，精深小，不宜作断口观察。
第四章1.材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。
2.金属材料的弹性模量E和切变模量G主要受温度和材料截面形状、尺寸的影响。
3.模具发生塑性变形的根本原因，是由于在外力作用下，模具整体或局部产生的应力值大于模具材料屈服点的应力值。
4.受载模具在任一危险点上总存在着最大正应力σmax和最大切应力τmax。
5.拉应力增大时，易使材料产生脆性断裂。
6.α=σmax /τmax式中，α称为应力状态的软性系数。
α值越大，表示应力状态越软，材料发生韧性断裂的倾向越大；反之，应力状态越硬，材料倾向于脆性断裂。
例如：材料承受三向不等拉伸时发生脆性断裂的倾向最大。
7.T c 称为韧－脆转变温度。
8.影响脆性断裂的基本因素1）材料的性质和健全度2）应力状态3）工作温度4）加载速度9.加载速度对脆性材料脆断倾向的影响和工作温度的影响类似。
10.当材料内部已有裂纹存在时，是否会发生快速断裂，则取决于裂纹尖端的赢了场强度的材料的断裂韧度。
11.断裂韧数KⅠc 是材料抵抗裂纹失稳扩展的抗力指标。
12.当模具在工作中经常和某些腐蚀介质接触时，在拉应力和腐蚀介质的共同作用下，经过一段时间后可能乎发生断裂，所以称为应力腐蚀延迟断裂。
13.造成疲劳的根本原因是循环应力中的交变分量σa 。
静载应力分量σm 对疲劳断裂会产生很大影响。
14.模具的劈来断裂的特点1）失效抵力低2）塑性变形的高度局部性和不均匀性3）试验数据分散4）脆性断裂5）对材料表面及内部的缺陷高度敏感6）疲劳断口有明显特征15.引起疲劳失效的循环应力的最大值σmax 低于材料的屈服强度σS 。
16.疲劳裂纹多萌生于表面应力集中处。
17.影响疲劳强度的因素1）应力集中的影响2）表面状态的影响3）尺寸因素的影响4）材料本身的影响18.因应力集中导致的疲劳失效，在各种影响因素中居首位。
19.材料的强度越高，疲劳断口敏感度越大，而强度较低、内部又有许多缺陷的灰铸铁，其疲劳断口敏感度很小。
20.材料磨粒磨损的抗力指标在低应力磨粒磨损条件下，材料的磨损量与接触压力成正比，与材料的硬度成反比。
这要求模具模具钢具有高的硬度和耐磨性，应提高钢中碳和合金元素的含量，并经过适当的热处理，使其显微组织在高强度的基体上均匀分布有更硬的碳化物或氮化物相。
高应力磨损多发生在磨擦表面承受高能量冲击载荷时，其应力很高，足以将磨粒打碎，并使材料表面层产生小量塑性变形。
在这种冲击磨损条件下，要求材料有很高的加工硬化能力，加工硬化后的硬度要高，而材料基本保持良好的韧性，如高锰耐磨钢；但这种情况在模具中很少见到。
多数承受冲击的模具的磨损类型介于低应力和高应力之间。
在这种情况下，为了提高材料的耐磨性，不仅要求有高的硬度，还要求有较好的韧性。
21.扭转试验可计算出材料的扭转屈服强度τs 、扭转强度极限τb 、切变模量G和切应变γ等力学性能指标。
22.抗弯强度σbb 是材料抵抗截面弯曲的极限系数。
23.压缩试验主要用于脆性材料。
24.硬度表达了材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。
25.拉伸试验可测得的力学性能1)弹性极限σe 材料产生弹性变形能力的衡量指标。
2)屈服极限σs 材料抵抗微量塑性变形能力的衡量指标。
3)抗拉强度σb 材料抵抗断裂能力的衡量指标。
4)刚度E 材料抵抗弹性变形能力的衡量指标。
5)延伸率δ、断面收缩率ψ材料产生塑性变形能力的衡量指标。
26.硬度试验方法1)布氏硬度（HBS）后面用三位数表示布氏硬度试验的有点是压痕面积较大，其硬度值能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能。
因此，布氏硬度检验最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度。
压痕大的另一点是试验数据稳定，重复性高。
2)洛氏硬度（HRC）洛氏硬度试验的有点是操作简便迅速；压痕小，可对工件直接进行检验；采用不同标尺，可测定各种软硬不同和薄厚不一试样的硬度。
其缺点是压痕较小，代表性差；尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况，使所测硬度值的重复性差、分散度大；用不同标尺测得的硬度值既不能直接进行比较，又不能彼此互换。
3)维氏硬度（HV）维氏硬度试验具有很多优点。
由于角锥压痕清晰，采用对角线长度计量，精确可靠；压头为四棱锥体，当载荷改变时，压入角恒定不变，因此可以任意选择载荷，而不存在布氏硬度那种载荷F与压球直径D之间的关系约束。
此外，维氏硬度也不存在洛氏硬度那种不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度所测试件厚度更薄。
维氏硬度试验的缺点是其测定方法较麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，所以不宜用于成批生产的常规检验。
27.实验表明，当试样破坏前承受的冲击次数少于500～1000次，试样断裂的规律与一次冲击相同。
28.冲击能量高时，材料的多次冲击抗力主要取决于塑性；冲击能量低时，材料的多冲抗力主要取决于强度。
第五章1.整体式模具主要指凹模或凸模是由一块整金属加工成的模具。
整体式模具不可避免地存在凹圆角半径，易造成应力集中，并引起开裂。
2.组合式模具是把模具在应力集中处分割为两部分或几部分，再组合起来使用的模具。
采用组合式模具可避免应力集中和裂纹的产生。
3.凸、凹模工作间隙的大小决定了模具的生产质量和使用寿命。
4.采用可靠的导向装置是保证模具刚度的重要措施。
5.设备对模具及工件施加的力是在一段时间内逐渐增加的，设备速度影响施力过程。
设备速度越高，模具在单位时间内受到的冲击力越大，设备施力时间越短，冲击能量来不及传递和释放，易集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度，因此，设备速度越高，模具越易发生断裂或塑性变形失效。
6.对模具与成型件相对运动的表面进行润滑，由于减少了模具与工件的直接接触，因此减少了模具的磨损，使得成型力降低。