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核心提示：模具的失效是指模具喪失了正常工作的能力,其生產出來的產品已成為廢品。模具的基本失效形式主要有斷裂及開裂、磨損、疲勞及冷熱疲勞、變形、腐蝕。本文將介紹模具爆裂的九大原因以及5種失效形式。
一、模具爆裂的九大原因
1.模具材質：模具材質不好在后續加工中容易碎裂。
2.熱處理:淬火回火工藝不當產生變形。
3.模具表面處理：模具研磨平面度不夠,產生撓曲變形。
4.設計工藝:模具強度不夠,刀口間距太近,模具結構不合理,模板塊數不夠無墊板墊腳。
5.線割處理不當:拉線線割,間隙不對,沒作清角。
6.沖床設備的選用:沖床噸位,沖裁力不夠,調模下得太深。
7.脫料不順:生產前無退磁處理,無退料梢;生產中有斷針斷彈簧等卡料。
8.落料不順:組裝模時無漏屎,或滾堵屎,墊腳堵屎。
9.生產意識:疊片沖壓,定位不到位,沒使用吹氣槍,模板有裂紋仍繼續生產。
1、沖壓設備
沖壓設備(如壓力機)的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。尤其足小間隙或無間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機，否則，將會降低模具壽命，嚴重者還會損壞棋具。
2、模具設計
(1)模具的導向機構精度。為提高模具壽命，必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。
(2)模具(凸、凹模)刃口幾何參數。凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對于模具的磨損及壽命也影響很大。精度要求較高的，宜選較小的間隙值;反之則可適當加大間隙，以提高模具壽命。
3、沖壓工藝
(1)沖壓零件的原材料。
①盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力；
②沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等，并將原材料擦拭干凈，必要時應清除表面氧化物和銹跡；
③根據沖壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。
(2)排樣與搭邊。
不合理的往復送料排樣法以及過小的搭邊值往往會造成模具急劇磨損或凸、凹模啃傷。必須根據零件的加工批量、質量要求和模具配合間隙，合理選擇排樣方法和搭邊值，以提高模具壽命。
4、模具材料
①材料的使用性能應具有高硬度(58~64HRC)和高強度，并具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性;
②工藝性能良好。
5、熱加工工藝
的熱加工質量對模具的性能與使用壽命影響甚大。
(1)鍛造工藝。這是模具工作零件制造過程中的重要環節。應嚴格控制鍛造溫度范圍，制定正確的加熱規范，采用正確的鍛造力法，以及鍛后緩冷或及時退火等。
(2)預備熱處理。應視模具工作零件的材料和要求的不同分別采用退火、正火或調質等預備熱處理工藝，以改善組織，消除鍛造毛坯的組織缺陷，改善加工工藝性。
(3)淬火與回火。這是模具熱處理中的關鍵環節。沖模淬火加熱時特別應注意防止氧化和脫碳，應嚴格控制熱處理工藝規范，在條件允許的情況下，可采用真空熱處理。淬火后應及時回火，并根據技術要求采用不同的回火工藝。
(4)消應力退火。對于精度要求高的模具，在磨削或電加工后還需經過消應力回火處理，有利于穩定模具精度，提高使用壽命。
6、加工表面質量
①模具工作零件加工過程中必須防止磨削燒傷零件表面現象，應嚴格控制磨削工藝條件和工藝方法(如砂輪硬度、粒度、冷卻液、進給量等參數)；
②加工過程中應防止模具工作零件表面留有刀痕。夾層、裂紋、撞擊傷痕等宏觀缺陷。這些缺陷的存在會引起應力集中，成為斷裂的根源，造成模具早期失效；
③采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細加工，獲得較小的表面粗糙度值，提高模具使用壽命。
7、表面強化處理
為提高模具性能和使用壽命，模具工作零件表面強化處理應用越來越廣。常用的表而強化處理方法有：液體碳氮共滲、離子滲氮、滲硼、滲釩和電火花強化，以及化學氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)和在鹽浴中向工件表面浸鍍碳化物法(TD)等。
8、線切割變質層的控制
沖模刃口多采用線切割加工。由于線切割加工的熱效應和電解作用，使模具加工表面產生一定厚度的變質層，造成表面硬度降低，出現顯微裂紋等，致使線切割加工的沖模易發生早期磨損，直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃，縮短模具使用壽命。因此，在線切割加工中應選擇合理的電規準，盡量減少變質層深度。
9、正確使用和合理維護
為了保護正常生產，提高沖壓件質量，降低成本，延長沖模壽命，必須正確使用和合理維護模具，嚴格執行沖模“三檢查”制度(使用前檢查，使用過程中檢查與使用后檢查)，并做好沖模與維護檢修工作。
二、致模具失效的原因分析
從目前的實際情況來看,導致模具失效的原因主要有以下五種:塑性變形失效;磨損失效;疲勞失效;冷熱疲勞失效;綜合因素影響下的失效。
(1) 塑性變形失效
主要是由于模具材料的強度水平不高;或是熱處理工藝不正確,未能達到鋼材的最佳強韌性;模具使用不當引起局部超載發生;對于熱作模具高溫軟化也會導致模具發生熱塑性變形失效。塑形變形失效可以導致模具產生變形,從而最終影響鍛件質量。
圖片 模具發生塑形凹陷變形
(2) 模具的磨損失效
造成模具磨損失效的根本原因就是模具與坯料間的摩擦。但磨損的具體形式和磨損過程則與許多因素有關;模具在工作過程中的壓力、溫度、坯料變形速度和潤滑狀況等。對于熱作模具,由于其型腔表面受高溫軟化而耐磨性下降,加上氧化皮本身也起到磨料的作用,就決定了其磨損過程顯得更為復雜。模具的磨損失效主要導致了鍛模產生磨損,影響了鍛件精度。
模具磨損失效
(3) 模具的疲勞失效
模具疲勞失效的根本原因就是應力集中和循環載荷。盡管模具受到的載荷有時明顯低于其屈服強度,但由于局部的應力集中,使低的載荷下,在應力集中處仍然會形成微裂紋。而模具通常都在高強度和低塑性狀態下服役,當微裂紋形成后,在模具所受的循環載荷作用下,微裂紋很容易擴展并最終導致疲勞斷裂。
(4) 模具的冷熱疲勞失效
對于熱作模具,工作時由于與熱的坯料互相作用,引起了模具表面溫度常升至600~900℃的范圍。為了不使模具的強度下降,必須要對脫模后的模具噴灑冷卻劑,使其降溫。這樣周而復始,是模具表面反復經歷急冷急熱的過程,于模具表面便累積了相當的循環熱應力,該應力最終以冷熱疲勞的方式進行釋放,形成冷熱疲勞裂紋。至于高溫氧化、冷卻劑的腐蝕以及模具與高溫坯料間的摩擦作用則更是加速了冷熱疲勞的這一過程。
(5) 綜合因素影響下的失效
模具由于實際工作條件極為復雜,因此,一副模具上常同時可出現多種損傷形式。這些損傷一旦出現,彼此間又可能互相促進,最終將加速模具的失效。
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