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模具失效五:断裂失效

模具在服役过程中突然出现大裂纹或分离为两部分或数部分,使模具立即丧失服役能力,属于断裂失效。常见的断裂失效的形式有:崩刃、崩齿、劈裂、折断、胀裂等。
模具断裂失效的原因很多,可分为四大类,每一类的具体原因及影响因素如表1所列。
表1  模具断裂失效常见原因
分类 原因 影响因素
模具结构 应力集中 圆角半径过小,尺寸过渡差别大。
 强度不足 承载面积小。
模具材料 选材不当 材料强度太低,材料韧性太低。
材质不良 材料有冶金缺陷。
制造工艺 应力集中 圆角半径不合格;残留刀痕;磨削裂纹;锻造裂纹;热处理裂纹。
组织缺陷 晶粒粗大;表面脱碳;网状碳化物;流线分布不合理。
操作方法 啃模 冲床精度不符合要求,模具安装不正确。
超载 坯料放置不正确;冲床刚度低。
模具表面出现拉应力 模具冷却不当;工作温度太高发生回火转变。
来源 东莞市弘超模具科技有限公司技术中心
不同模具发生断裂的驱动力也并不相同。冷作模具所受的主要是机械作用力(冲压力)。热作模具所受的除机械作用力外,还有热应力和组织应力。有许多热作模具的工作温度较高,又有强制冷却,其内应力的数值可远远超过机械应力。因此许多热作模具的断裂,主要与内应力过大有关。东莞市弘超模具科技有限公司致力于为广大模具制造厂商提供进口最具性价比模具钢材(日本大同模具钢、瑞典一胜百模具钢、瑞典乌德霍姆工具钢UDDEHOLM、日本日立模具钢HITACHI METALS、日本不二越高速钢、美国熔炉斯伯粉末冶金工具钢、德国葛利兹模具钢Groditz等)以及国产新型模具钢、基体钢、无磁模具钢、火焰钢空冷钢、透气钢、红冲模具钢等,提供模具失效分析及模具寿命解决方案“一站式”服务www.hongchao-dg.cn

模具的断裂过程,可分为一次性断裂和疲劳断裂两类。
⒈一次性断裂:有时模具在冲压时突然断裂,裂纹一旦萌生后即失稳扩展,称为一次性断裂。它的主要原因是严重超载或模具材料严重脆化。
⒉疲劳断裂:模具在服役中,在应力最大处或应力集中处萌生微裂纹,在冲压力的作用下,微裂纹缓慢扩展,模具的有效承载面积逐渐缩小,直至外加应力超过模具材料的断裂强度,模具发生断裂,疲劳断裂的过程,其寿命长短不一。通常冷作模具从萌生疲劳断裂直到最后断裂,只需较短时间,这是由于冷作模具材料的断裂韧性较低导致。热作模具的尾部如存在引起应力集中的因素,可能发生机械疲劳断裂,而在其工作部分,如出现大的热应力或组织应力,也有可能发生一次性断裂。
模具的工作条件极为复杂。因此,一个模具上可同时出现多种损伤形式,这些损伤又相互影响,相互促进,加速模具的失效。

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