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模具在生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生各種不同情況的失效，浪費(fèi)大量的人力、物力，影響了生產(chǎn)進(jìn)度。以下主要講述模具的幾種基本失效形式及失效的原因以及預(yù)防措施。 
1 模具失效

冷熱模具在服役中失效的基本形式可分為：塑性變形；磨損；疲勞；斷裂。

(1)塑性變形。

塑性變形即承受負(fù)荷大于屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生的變形。如凹模出現(xiàn)型腔塌陷、型孔擴(kuò)大、棱角倒塌陷以及凸模出現(xiàn)鐓粗、縱向彎曲等。尤其熱作模具，其工作表面與高溫材料接觸，使型腔表面溫度往往超過(guò)熱作模具鋼的回火溫度，型槽內(nèi)壁由于軟化而被壓塌或壓堆。低淬透性的鋼種用作冷鐓模時(shí)，模具在淬火加熱后，對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行噴水冷卻產(chǎn)生一個(gè)硬化層。模具在使用時(shí)，如冷鐓力過(guò)大，硬化層下面的基底抗壓屈服強(qiáng)度不高，模具孔腔便被壓塌。模具鋼的屈服強(qiáng)度一般隨碳(c)的含量從某些合金元素的增多而升高，在硬度相同的情況下，不同化學(xué)成分的鋼具有的抗壓強(qiáng)度不同，當(dāng)鋼硬度為63HRC時(shí)，下列4種鋼的抗屈服強(qiáng)度由高到低依次順序?yàn)椋篧18Cr4V>Cr12>Cr6WV>5CrNiW。

(2)磨損失效。

磨損失效是指刃門(mén)鈍化、棱角變圓、平面下陷、表面溝痕、剝落粘膜(在摩擦中模具工作表而粘了些坯料金屬)。另外，凸模在工作中，由于潤(rùn)滑劑燃燒后轉(zhuǎn)化為高壓氣體，對(duì)凸模表面進(jìn)行劇烈沖刷，形成氣蝕。

冷沖時(shí)，如果負(fù)荷不大，磨損類(lèi)型主要為氧化，磨損也可為某種程度的咬合磨損，當(dāng)刃口部分變鈍或沖壓負(fù)荷較大時(shí)，咬合磨損的情況會(huì)變得嚴(yán)重，而使磨損加快，模具鋼的耐磨性不僅取決于其硬度，還決定于碳化物的性質(zhì)、大小、分布和數(shù)量，在模具鋼中，目前高速鋼和高鉻鋼的耐磨性較高。但在鋼中存在有嚴(yán)重的碳化物偏析或大顆粒的碳化物情況下，這些碳化物易剝落，而引起磨粒磨損，使磨損加快。較輕冷作模具鋼(薄板沖裁、拉伸、彎曲等)的沖擊，載荷不大，主要為靜磨損。在靜磨損條件下，模具鋼的含碳量多，耐磨性就大。在沖擊磨損條件下(如冷鐓、冷擠、熱鍛等)，模具鋼中過(guò)多的碳化物無(wú)助于提高耐磨性，反而因沖擊磨粒磨損，而降低耐磨性。

研究表明，在沖擊磨粒磨損條件下，模具鋼含碳量以O(shè).6％為上限，冷鐓模在沖擊載荷條件下工作，如模具鋼中碳化物過(guò)多，容易固沖擊磨損而山現(xiàn)表面剝落。這些剝落的硬粒子將成為磨粒，加快磨損速度。熱作模具的型腔表面，由于高溫軟化而使耐磨性降低，此外，氧化鐵皮也起到磨料的作用，同時(shí)還有高溫氧化腐蝕作用。

(3)疲勞失效。

疲勞失效的特征：模具某些部位經(jīng)過(guò)一定的服役期，萌生了細(xì)小的裂紋，并逐漸向縱深擴(kuò)展，擴(kuò)展到一定尺寸時(shí)，嚴(yán)重削弱模具的承載能力而引起斷裂。疲勞裂紋萌生于應(yīng)力較大部位，特別是應(yīng)力集中部位(尺寸過(guò)渡、缺口、刀痕、磨損裂紋等處)，疲勞斷裂時(shí)斷門(mén)分兩部分，一部分為疲勞裂紋發(fā)展形成的疲勞處破裂斷面，呈現(xiàn)貝殼狀，疲勞源位于貝殼頂點(diǎn)。另一部分為突然斷裂，呈現(xiàn)不平整粗糙斷面。

使模具發(fā)生疲勞損傷的根本原因?yàn)樘丨h(huán)載荷，凡可促使表面拉應(yīng)力增大的因素均能加速疲勞裂紋的萌生。

冷作模具在高硬狀態(tài)下工作時(shí)，模具鋼具有很高的屈服強(qiáng)度和很低的斷裂韌性。高的屈服強(qiáng)度有利于推遲疲勞裂紋的產(chǎn)生，但低的斷裂韌性使疲勞裂紋的擴(kuò)展速率加快和臨界長(zhǎng)度減小，使疲勞裂紋擴(kuò)展循環(huán)數(shù)大大縮短，因此，冷作模具疲勞壽命主要取決于疲勞裂紋萌生時(shí)間。

熱作模具一般在中等或較低的硬度狀態(tài)下服役，模具斷裂韌性比冷作模具高得多，因此，在熱作模具中，疲勞裂紋的擴(kuò)展速度低于冷作模具，臨界長(zhǎng)度大于冷作模，熱作模具疲勞裂紋的亞臨界擴(kuò)展周期較冷作模長(zhǎng)得多，但熱作模具表面受急冷，急熱很易萌生冷熱疲勞裂紋，熱作模具的疲勞裂紋萌生時(shí)間比冷作模短得多，因此，許多熱作模其疲勞斷裂壽命主要取決于疲勞裂紋擴(kuò)展的時(shí)間。

(4)斷裂失效。

斷裂失效常見(jiàn)形式有：崩刃、腡齒、劈裂、折斷、脹裂等，不同模具斷裂的驅(qū)動(dòng)力不同。冷作模具、所受的主要為機(jī)械作用力(沖壓力)。熱作模所受除機(jī)械力外，還有熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，有許多熱作模具的工作溫度較高，又采用強(qiáng)制冷卻，其內(nèi)應(yīng)力可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)機(jī)械應(yīng)力，因此，許多熱作模的斷裂主要與內(nèi)應(yīng)力過(guò)大有關(guān)。

模具斷裂過(guò)程有兩種：一次性斷裂和疲勞斷裂。一次性斷裂為模具有時(shí)在沖壓時(shí)突然斷裂，裂紋一旦萌生，后即失穩(wěn)、擴(kuò)展。它的主要原因?yàn)閲?yán)重超載或模具材料嚴(yán)重脆化(如過(guò)熱、回火不足、嚴(yán)重應(yīng)力集十及嚴(yán)重的冶金缺陷等)。

2\模具失效原因及預(yù)防措施

(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理引起失效。

尖銳轉(zhuǎn)角(此處應(yīng)力集中高于平均應(yīng)力十倍以上)和過(guò)大的截面變化造成應(yīng)力集中，常常成為許多模具早期失效的根源。并且在熱處理淬火過(guò)程中，尖銳轉(zhuǎn)角引起殘余拉應(yīng)力，縮短模具壽命。

預(yù)防措施：凸模各部的過(guò)渡應(yīng)平緩圓滑，任何役小的刀痕都會(huì)引起強(qiáng)烈的應(yīng)力集中，其直徑與長(zhǎng)度應(yīng)符合—定要求。

(2)模具材料質(zhì)量差引起的失效。

模具材料內(nèi)部缺陷，如疏松、縮孔、夾雜成份偏析、碳化物分布不均、原表面缺陷(如氧化、脫碳、折疊、疤痕等)影響鋼材性能，

a．夾雜物過(guò)多引起失效。
鋼中存在夾雜物足

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