模具的受載類(lèi)型和工作溫度狀態(tài)的不同,對(duì)模具鋼的機(jī)械性能的要求完全不同。模具鋼的機(jī)械性能指標(biāo)主要是由成份、冶煉質(zhì)量及熱處理組織決定。目前模具鋼的成分大多是合金鋼和高金鋼;冶煉質(zhì)量均是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼;不同成份的模具鋼有不同的機(jī)械性能,相同成份的模具鋼經(jīng)過(guò)不同的熱處理能得到不同的金屬顯微組織,可實(shí)現(xiàn)不同的機(jī)械性能指標(biāo).根據(jù)模具鋼的不同工作用途,一般模具材料可分為3大類(lèi): ①冷作模具鋼; ②熱作模具鋼; ③塑料模具鋼。
 
模具壽命的定義      
模具因?yàn)槟p或其他形式失效、終至不可修復(fù)而報(bào)廢之前所加工的產(chǎn)品的件數(shù)，稱為模具的使用壽命，簡(jiǎn)稱模具壽命。模具壽命的高低是衡量模具質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。它不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且還影響著生產(chǎn)率和成本。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，高質(zhì)量、高性能、高效率模具的大量應(yīng)用，模具的壽命逐漸引起世人的關(guān)注。模具的使用壽命并不期望無(wú)限長(zhǎng)，只需要比模具成型制品的生產(chǎn)要求長(zhǎng)。因此在考慮模具的最佳使用壽命時(shí)，應(yīng)將目標(biāo)放在使單件制品獲得最低成本的基礎(chǔ)上。這樣的模具使用壽命對(duì)工業(yè)的生產(chǎn)才有實(shí)際意義。 
 
影響模具使用壽命的材料因素不僅和模具鋼的化學(xué)成分及其隨后采取的熱處理工藝有關(guān)，同時(shí)與冶煉鋼材的質(zhì)量有關(guān)，只有具有優(yōu)質(zhì)的模具鋼，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。過(guò)去由于受模具制造水平和社會(huì)需求的限制，大部分模具只是用來(lái)生產(chǎn)零件的毛坯或是精度不高、結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單的輕工產(chǎn)品及日常生活用品。傳統(tǒng)的模具材料和熱處理工藝的配合基本能滿足模具的性能要求。在使用中模具出現(xiàn)了磨損、變形甚至微細(xì)的裂紋，由于不影響產(chǎn)品的精度要求，而沒(méi)有得到重視。再加上傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為模具本身就是成本昂貴的工具，由于生產(chǎn)制件的數(shù)量多，模具的成本平均在每一個(gè)制件上也只有幾分錢(qián)。所以模具成本高已被傳統(tǒng)觀念所接受，模具報(bào)廢之后只需重做一套即可。因此，沒(méi)有意識(shí)從模具壽命的角度對(duì)經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)行分析，故有很大的潛力需要我們?nèi)ネ诰颉?nbsp;    
      
模具壽命與失效的術(shù)語(yǔ)定義
1.制件報(bào)廢  模具生產(chǎn)處的制品出現(xiàn)形狀、尺寸及表面質(zhì)量不符合其技術(shù)要求的現(xiàn)象而不能使用時(shí)稱制件報(bào)廢。大多數(shù)模具的壽命是有制品可用性決定。如果模具生產(chǎn)的制品報(bào)廢，則該模具就沒(méi)有使用價(jià)值了。
2.模具服役 模具安裝調(diào)試后，正常生產(chǎn)合格產(chǎn)品的過(guò)程叫模具服役。模具的服役條件與安裝模具的機(jī)床類(lèi)型、噸位、精度、成型次數(shù)、生產(chǎn)效率、被加工件大小、尺寸、材質(zhì)、變形抗力以及工件加熱條件、制件成型溫度、冷卻潤(rùn)滑條件等因素都有關(guān)系，因而模具的服役條件會(huì)有很大的不同。
3.模具損傷  模具在使用過(guò)程中，出現(xiàn)尺寸變化或微裂紋、腐蝕等現(xiàn)象，但沒(méi)有立即喪失服役能力的狀態(tài)稱為模具損傷。模具在工作時(shí)，不同部位承受不同的作用力和不同溫度變化，可能同時(shí)出現(xiàn)多種不同的損傷形式，各種損傷形式之間又會(huì)相互滲透 、相互促進(jìn)、不斷積累。損傷是模具破壞的起源。損傷的積累可導(dǎo)致失效。
 
模具首到損壞，不能通過(guò)修復(fù)而繼續(xù)服役時(shí)稱為模具失效。其實(shí)，模具失效是指一套模具完全不能再用，生產(chǎn)中一般指模具的主要工作零件不能再用。
 
模具未達(dá)到一定工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使用壽命就不能服役時(shí)，稱為模具的早期失效，也就是非正常失效。主要由模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的缺陷引起的，失效的概率很高，且隨著模具使用期限的延長(zhǎng)而迅速降低。如果在交付使用前，能對(duì)模具進(jìn)行可靠性試驗(yàn)或短時(shí)間的試用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，進(jìn)行補(bǔ)救，就能避免在正常服役時(shí)造成損失。模具經(jīng)大量的生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役時(shí)，稱為模具的正常失效。模具發(fā)現(xiàn)正常失效時(shí)，已達(dá)到或超過(guò)模具預(yù)訂的壽命。由于工作條件的變化、操作者的使用水平、管理者的失誤等原因造成某些損傷，模具經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用后，由于使用損傷大量積累，致使模具發(fā)生失效。
    
模具壽命的影響因素
1.模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時(shí)受力均勻，不易偏載，應(yīng)力集中小。模具種類(lèi)繁多，形式差別很大，工作環(huán)境也不盡相同，
 
2.模具工作條件 ①成形件的材料、溫度 a.材質(zhì)成形件的材料有金屬和非金屬。非金屬材料的強(qiáng)度低，所需的成形力小，模具受力小，模具壽命高。因此，金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。b.溫度在成形高溫工件時(shí)，模具因接受熱量而升溫，隨著溫度的上升，模具的強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形。同時(shí)，模具同工件接觸的表面與非接觸表面溫度差別很大，在模具中造成溫度應(yīng)力。   
②設(shè)備特性a.設(shè)備的精度與剛度模具成形工件的力是由設(shè)備提供的，在成形過(guò)程中，設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。b.速度設(shè)備對(duì)模具及工件的作用力是在一段時(shí)間內(nèi)逐漸增加的，設(shè)備速度影響施力過(guò)程。設(shè)備速度愈高，模具在單位時(shí)間內(nèi)受的沖擊力愈大(沖量大)；時(shí)間愈短，沖擊能量來(lái)不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應(yīng)力超過(guò)模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強(qiáng)度。因此，設(shè)備速度越高，模具越易斷裂或塑性變形失效。    
③模具材料  模具材料的成分、組織、質(zhì)量及性能對(duì)模具的承載能力、使用壽命及加工精度、制造成本等均有較大影響。選材不當(dāng)，性能要求不合理，將導(dǎo)致模具的早期失效或者造成浪費(fèi)。因此，根據(jù)模具的工作條件合理選用模具材料，是保證模具既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵因素。 
④模具制造a.模塊的鍛造  模具材料主要采用高碳鋼或高碳高合金鋼。由于冶金技術(shù)的影響，這些材料不同程度地存在成分和組織的偏析、碳化物粗大不均勻、晶粒粗大等缺陷，使得鋼材的性能下降。因此，模塊采用鍛造工藝的目的主要是為了改善材料內(nèi)部缺陷，獲得模塊所需要的內(nèi)部組織和使用性能，并使模塊獲得一定的形狀和尺寸。模塊毛坯的鍛造要經(jīng)歷加熱——鍛打成型——冷卻的工藝過(guò)程，每一個(gè)環(huán)節(jié)操作不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生新的缺陷影響毛坯質(zhì)量。b.模具零件的加工   模具制造一般要經(jīng)過(guò)切削加工、磨削加工和電火花加工。這些加工中的質(zhì)量問(wèn)題，尤其是加工表面的質(zhì)量，也會(huì)顯著影響模具的耐磨性、斷裂抗力、疲勞強(qiáng)度及熱疲勞抗力等。c.模具熱處理缺陷  熱處理工藝對(duì)模具材料的改性有著非常重要的作用，但一般的熱處理過(guò)程都會(huì)使材料產(chǎn)生各種缺陷，影響模具承載能力看，降低使用壽命。熱處理缺陷可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)表現(xiàn)為對(duì)模具表面或內(nèi)部組織和性能的影響，這類(lèi)缺陷一般都能采取相應(yīng)的技術(shù)措施處理解決。另一類(lèi)缺陷是引起模具的熱處理變形，這類(lèi)缺陷影響模具的尺寸精度和位置形狀精度。為此，要耗費(fèi)大量工時(shí)對(duì)變形模具經(jīng)行校正和修磨后才能正常使用，當(dāng)變形程度超過(guò)模具零件尺寸或形狀變化的要求而導(dǎo)致無(wú)法校正時(shí)，就造成模具的早期失效。
 
模具正常壽命  
模具正常失效前生產(chǎn)處的合格產(chǎn)品的數(shù)目稱為模具正常壽命。模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目稱為首次壽命。模具一次修復(fù)后到下次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目稱為修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修模壽命的總和。
 
模具的正確使用和妥善保養(yǎng)、維修是延長(zhǎng)模具壽命的一項(xiàng)重要措施。使用時(shí)應(yīng)注意以下方面：1.模具裝拆時(shí)要保證上模平衡升降，防止上模過(guò)度傾斜導(dǎo)致導(dǎo)套破 裂；2.模具零件拆卸時(shí)，應(yīng)留意原來(lái)的狀況，做好標(biāo)記以利于裝模時(shí)復(fù)位3.模具多次拆裝后，定位銷(xiāo)孔可能因磨損變大，使沖裁間隙不均，可以用移位的方式來(lái)調(diào)整。4.模具設(shè)計(jì)和制造應(yīng)盡量避免受力集中。實(shí)踐證明，模具形狀的微妙變化對(duì)模具壽命的影響很大。在設(shè)計(jì)時(shí)，凹凸模的過(guò)渡部分應(yīng)避免直接夾角，采用合適的圓弧過(guò)渡，以減少應(yīng)力集中。模具壽命可大幅度提高。5.需要提高模具表面的光潔度，這樣可以減少突然折斷等不正常報(bào)廢，也可以大幅度的提高疲勞強(qiáng)度。
 
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。為了滿足市場(chǎng)需要，未來(lái)的塑料模具無(wú)論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展。超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具；多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的、更為先進(jìn)的加工方法。各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。
 
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