模具寿命概念原则: 模具寿命是在保证零件质量的前提下,模具能达到多少次生产次数(冲压次数、成型次数)。它包括反复磨削和更换易损零件,直到主要零件的模具更换合格零件总数。
模具使用寿命:模具生产的次数。模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具没有达到某个工业级别的公认寿命就不能工作。早期失效形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具在批量生产使用后,由于缓慢的塑性变形或均匀磨损或疲劳断裂而无法继续工作。
1.模具正常寿命
模具企业正常进行失效前,生产出的合格以及产品的数目,叫模具可以正常使用寿命,简称模具设计寿命,模具技术首次系统修复前生产出的合格社会产品的数目,叫首次寿命;模具一次自我修复后到下一次修复一个前所生产出的合格通过产品的数目,叫修模寿命。模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。
2. 模具失效形式及原理
模具种类繁多,工作条件各不相同,受损零件也各不相同,但失效形式有磨损、断裂和塑性变形三种。
①.磨损失效
模具在工作时,与成形坯料接触,产生一个相对主义运动。由于材料表面的相对独立运动,接触社会表面问题逐渐发展失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分以下几种:
a. 疲劳磨损
两接触材料表面进行相对主义运动时,在循环应力(机械设计应力与热应力)的作用下,使表面形成金属疲劳脱落的现象可以称为疲劳磨损。
B.气蚀磨损
金属表面的气泡破裂,冲击力矩大,温度高,使模具表面形成小点蚀和点蚀现象,称为空蚀磨损。
液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面,导致模具表面局部材料损失而形成坑和凹坑的现象称为冲蚀磨损。
c. 磨蚀磨损
在摩擦发展过程中,模具进行表面和周围环境介质发生一些化学或电化学反应,再加上摩擦力的机械设计作用,引起表面结构材料脱落的现象叫磨蚀磨损。
在模具和工件(或坯料)相对运动中,磨损经常以多种形式共存并相互影响。
②.断裂失效
当模具出现较大的裂纹或分裂成两个零件,多个零件失去工作能力时,就会出现断裂失效。
断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模具材料多为中高强度钢,断裂形式为脆性断裂。脆性断裂可分为一次性断裂和疲劳断裂。
③.塑性变形失效
模具在工作时承受能力很大的应力,而且发展不均匀。当模具的某个特定部位的应力可以超过了当时环境温度下模具设计材料的屈服极限时,就会以晶格滑移、孪晶、晶界滑移等方式进行产生影响塑性变形,改变了传统几何模型形状或尺寸,而且我们不能及时修复再工作时,叫塑性变形控制失效。塑性变形的失效主要形式表现为镦粗、弯曲、形腔胀大、塌陷等。
模具的塑性变形是模具金属材料的屈服过程。 无论是否发生塑性变形,模具的机械载荷和室温强度是主要因素。 在高温下工作的模具是否发生塑性变形主要取决于模具的工作温度和模具材料的高温强度。