模具寿命与失效2 第三章 模具失效的基础知识.ppt

第三章 模具失效的基础知识 第一节?? 模具失效的形式和机理 一、模具失效的种类 1、按经济法观点对失效分类 2、按失效形式及失效机理分类 模具的使用时间已到寿命终止期，属正常失效，应由模具使用者自己负责。 若模具制造者提供的使用说明书没有对使用寿命等作出明确规定，制造者也要承担一定责任。 (2)模具缺陷失效 属于模具质量问题,应由模具制造者承担责任。 (3)误用失效 属于使用不当造成的失效，应由模具使用者承担责任。 若模具制造者提供的使用说明书没有对有关操作作出明确规定，则制造者也要承担责任。 属于其它原因或自然灾害等不可抗拒的因素所导致的失效。 二、磨损失效的类型和机理 由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。 模具在服役时，与成形坯料接触，产生相对运动，造成磨损。 当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使其不能继续服役时，叫磨损失效。 1.磨粒磨损的形成和特征 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，引起模具表面材料脱落的现象叫磨粒磨损。 工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。 磨粒磨损的形成过程 用模具成形工件时，由于模具比工件硬度高，磨粒首先被压入软工件内，在模具与工件相对运动时刮擦模具，从模具表面切下细小的碎片。 当模具表面存在沟槽、凹坑时，磨粒不易从凹坑中出来（或粘结在模具表面上）随着工件运动，磨粒将耕犁或犁皱工件。 磨粒磨损的主要特征 摩擦表面上有擦伤、划痕或形成犁皱的沟痕。 2.磨粒磨损机理的主要理论分析 1)微观切削磨损机理 磨粒在材料表面的作用力F可分为与金属表面平行的分力Fx和垂直的分力Fy。 Fy使磨粒压入金属表面形成压痕； Fx推动磨粒与金属表面产生相对切向运动。 当磨粒棱角锐利，又具有合适的角度时： 在金属表面切削出长而浅的沟痕，形成切削屑，在表面留下犁沟。 这种切削形成的切屑很小，但在显微镜下观察，切屑仍具有机床切屑的特点， 所以称为微观切削。 当磨粒无锐利的棱角，磨粒棱角的棱边不是对着材料表面的运动方向时： 磨粒和被摩擦表面之间的夹角太小； 表面材料塑性很高时都不会产生表面切削。 2)多次塑变磨损机理 当磨粒的棱角不太尖锐，突出部分高度较小时，磨粒不发生表面切削摩擦，而是以较大的力沿金属表面滑行，表面金属被推向磨粒运动的前方或 两侧，产生堆积，这些堆积物没有离开金属基体，但使表面产生很大塑性变形。这种不产生切削的犁沟称犁皱。 2)多次塑变磨损机理 在随后的磨粒继续作用时，有可能把堆积物重新压平或使已变形的沟底材料再次被犁皱变形。 如此反复塑变，导致金属表面产生加工硬化，最终剥落而成为磨屑。 2）多次塑变磨损机理 多次塑变后被磨损的磨屑呈块状或片状，金属表面可以观察到反复塑变和辗压后的层状折痕以及一些台阶、压坑及二次裂纹等。 3）疲劳磨损机理 多次塑变磨损后产生金属表面分离的磨屑是因为材料表层微观组织受磨粒反复作用的应力超过材料表面的疲劳极限所造成的。 4）微观断裂磨损机理 对于脆性材料，在压痕试验中可以观察到材料表面压痕伴有明显的裂纹 根据这一现象，微观断裂磨损机理认为： 脆性材料在磨粒磨损时会使横向裂纹互相交叉或扩散到表面，造成材料剥落。 从以上分析可知，各种机理都可以解释部分磨损特征，但都不能解释所有的磨粒磨损现象 所以磨粒磨损过程可能是这几种机理综合作用的反映，而其中的某一种损害可能起主要作用。 3.影响磨粒磨损的因素 1）磨粒尺寸与几何形状 磨粒尺寸越大，金属表面的体积磨损量越大。但当磨粒的尺寸超过一定值后，体积磨损量增加的幅度明显减小。 当磨粒的棱角尖锐且凸出较高时，金属表面磨损率较大。当磨粒棱角不尖锐且凸出较小时，磨损率较小。 2）磨粒硬度 磨粒磨损与磨粒硬度Ha和金属硬度Hm之间的相对值的大小有关。 Ⅰ区为低磨损状态： Hm＞1.25Ha，金属表面产生轻微磨损，磨损率较小。曲线上升平缓。 Ⅱ区为磨损过渡状态： 0.8Ha＜Hm＜1.25Ha，磨损轻、重转化阶段，磨损率急剧增加，曲线上升很陡。 Ⅲ区为高磨损状态： Hm＜0.8Ha，金属表面产生严重磨损，磨损量大，磨损率小。曲线平缓。 试验结果表明：要减小磨粒磨损量，金属的硬度Hm应比磨粒的硬度Ha高。 实际经验：只要求满足 Hm≈1.3Ha，就可达到减小磨损量的目的。 因为Hm高到一定时，不会再得到更显著的改善。 3）模具与工件表面压力 模具与工件之间的表面压力越大，磨粒压入金属表面的深度越深，则磨损量越大。 但当压力达到一定值后，磨粒棱角变钝，使磨损量的增加减缓。 4）工件厚度 工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工件的深度越深，对模具的磨损量减小。 1.粘着磨损的形成和特征 工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些