模具失效的基本概念及失效主要形式
模具失效的基本概念：
众所周知，模具在服役时，在其不同部位，承受着不同的作用力。一个副模具在服役过程中，可能同时或先后出现多种损伤形式。大多数模具出现损伤后不会立即丧失服役能力，仅在其中之一种损伤发展到足以妨碍模具的正常工作或是生产出废品时，此模具才停止服役。因此，所谓失效形式，就是使模具丧失服役能力的某些损伤形式。
冷、热模具在服役中失效的基本形式有五种：塑性变形、磨损、疲劳、冷热疲劳、断裂及开裂。东莞弘超研究
表
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明，模具在工作过程中有可能同时出现多种损坏形式，各种损伤之间又相互渗透、相互促进、各自发展，而当某种损坏的发展导致模具失去正常功能，则模具失效。其中除冷热疲劳主要出现在热作模具外，其他四种失效形式，在冷作或热作模具上，均可能出现。
失效
分析
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的目的：
失效分析是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理活动，再反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节（下图为压铸模具热龟裂的表现图）。
失效分析的目的是寻找材料及其构件失效的原因，从而避免和防止类似事故的发生，并提出预防或延迟失效的措施。失效分析工作在材料的正确选择和使用，新材料、新
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
、新技术的发展，产品设、制造技术的改进，材料及零件质量检查、验收
标准
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的制定、改进设备的操作与维护，促进设备监控技术的发展等方面均起重要作用。
金属材料失效分析涉及的学科和技术种类极为广泛。学科包括金属材料、金属学、冶金学、金属工艺学、金属焊接、材料力学、断裂力学、金属物理、摩擦学、金属的腐蚀与保护等。试验分析技术包括金相、化学成分、力学性能、电子显微断口、X射线相结构等。
失效形式一：塑性变形
当模具承受的负荷超过模具钢材的屈服强度时，模具会产生塑性变形。东莞市弘超模具科技有限公司根据实践
总结
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，图例解读模具的塑性变形概念和原理。
例如：凹模在服役中出现的型腔、型孔胀大，棱角倒塌以及冲头在服役中出现冲头镦粗、纵向弯曲等，尤其是热模具，模具的工作面与高温的坯料接触，使型腔表面温度往往超过热作模具钢的回火温度，型槽内壁由于软化而被压塌或压堆，使型槽尺寸变样，失去其尺寸和形状的精度而失效。
还有冷挤压冲头所受到的负荷有时可能超过250kg/mm2，如果模具钢材的抗压屈服极限不足，冲头很快会镦粗；细长冲头在受到偏心负荷时会因趋屈服强度不足而发生弯曲变形；低淬透性的钢种作冷镦模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。模具在使用时如果冷镦力过大，硬化层下面基底的抗压屈服强度不高时，模具孔腔便被压塌。
热锻模在服役中主要由于温度升高，很容易在外力作用下发生变形走样，压入法成型容易产生型槽边角处内陷，镦粗法成型易将型槽边角处压堆，型槽内冲孔凸台与毛边槽桥部均属于压塌或内陷。
模具钢的屈服强度，一般随碳含量及某些合金元素的增多而升高。在硬度相同的条件下，不同化学成分的模具钢具有不同的抗压强度。例如：当模具钢的硬度为63HRC时，下列四种模具钢的抗压屈服强度由高到低的次序为：W18Cr4V→Cr12→Cr16WV→5CrNiW。
模具的塑性变形是模具金属材料的屈服过程。是否产生塑性变形，起主导作用的是机械负荷以及模具钢的屈服强度。在高温下工作的模具，是否产生塑性变形，主要取决于模具的工作温度和模具钢的高温强度。
模具失效形式二：磨损
模具在服役过程中，因金属变形流动，在模具表面产生激烈的摩擦，引起模具表面物质的损耗，使模具的几何形状及粗糙度发生变化，造成被加工零件的形状、尺寸和表面质量不符合要求时，模具即失效。如果在摩擦过程中，模具工作表面黏附了一些坯料金属，因而使模具的几何形状发生变化而不能继续服役，也视为磨损失效。因此磨损失效表现为：刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕钝化、剥落黏模等。另外，热冲孔头在服役中，由于润滑剂燃烧后转化为高压气体，对冲头表面进行剧烈冲刷，造成一种很特殊的物质损耗形式，称为气蚀。
模具发生磨损失效的根本原因是摩擦，落料冲孔时，模具由磨损而使刃口变钝，冲压出的零件毛刺增大，最后停止工作。冷冲时，如果冲压负荷不大，磨损类型主要是氧化磨损，也可能有某种程度的咬合磨损。当刃口部分逐渐变钝或冲压负荷较大时，咬合磨损的情况变得严重而使磨损加快。
模具钢的耐磨性，不仅取决于它的硬度，还取决于它的碳化物的性质、大小、分布和数量。在模具钢中，目前以高速钢和高碳高铬钢的耐磨性最高。但在钢中存在有严重的碳化物偏析或大颗粒的碳化物的情况下，这些碳化物易剥落而引起磨粒磨损，更使磨损加快。
轻载冷作模具（薄板冲载、拉延、弯曲等）的冲击载荷不大，主要是静磨损。在静磨损条件下，模具钢的含碳量愈多，其耐磨性愈高。在冲击磨损条件下（如冷镦、冷挤、热锻等），模具钢中过多的碳化物无助于提高其耐磨性，反而因冲击磨粒磨损会降低其耐磨性。研究表明，在冲击磨粒磨损条件下，模具钢的含碳量以6%为上限，高于此值磨损过程急剧加快。冷镦模在冲击载荷条件下工作，如模具钢中碳化物过多，容易因冲击磨损而出现表面剥落。这些剥落的硬粒子，将成为磨粒，加快了磨损速度。热作模具的型腔表面，由于高温软化而使耐磨性降低。此外，氧化铁皮也起到磨料的作用，同时，还有高温氧化腐蚀的作用。因此，热作模具的磨损过程极为复杂，磨损速度比冷作模具快得多。
模具失效形式三：疲劳
模具为什么会疲劳？如何延缓模具的疲劳。疲劳失效的特征，是在模具的某些部位，经过一定的服役期，萌生了细小的裂纹，并逐渐向纵深扩展，裂纹扩展到一定的尺寸后，严重削弱模具的承载能力而引起断裂。疲劳裂纹萌生于应力较大的部位，特别是有应力集中的部位（尺寸过渡、缺口、刀痕、磨削裂纹等）。疲劳断裂时，断口可分为两部分：一部分是疲劳裂纹发展形成的疲劳处破裂断面，呈现贝壳状，疲劳源位于贝壳顶点；另一部分为突然断裂，呈现不平整的粗糙断面。
使模具发生疲劳损伤的根本原因是循环载荷。凡促使表面拉应力增大的因素，均加速疲劳裂纹的萌生。
冷作模具在高硬度状态下服役，此时，模具钢具有很高的屈服强度和很低的断裂韧性。高的屈服强度有利于推迟疲劳裂纹的萌生，但低的断裂韧性使疲劳裂纹的扩展速率加快和临界长度减小，使疲劳裂纹的扩展循环数大大缩短。因此冷作模具，其疲劳寿命主要取决于疲劳裂纹萌生时间。
热作模具一般在中等或较低的硬度状态下服役，模具的断裂韧性比冷作模具高得多。因此，在热作模具中，疲劳裂纹的扩展速度低于冷作模具，临界长度也大于冷作模具。热作模具疲劳裂纹的亚临界扩展周期较冷作模具长得多。但是，热作模具表面受急冷急热，容易萌生冷热疲劳裂纹。热作模具的疲劳裂纹萌生时间，比冷作模具短得多。因此，许多热作模具，其疲劳断裂寿命主要取决于疲劳裂纹的扩展时间。热锻模在手锤击时，可能受力过载，但更为多见的也是疲劳破坏。东莞市弘超模具科技有限公司实际应用证明，日本大同高寿命热作模具钢DH31-S以及瑞典Uddeholm热作模具钢DIEVAR具有优异的抗热疲劳性能。
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