模具服役是什麼意思

Ⅰ 模具壽命的基本信息

模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達到一定的工業水平下公認的壽命時就不能服役。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴重磨損等。正常失效是指模具經大批量生產使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續服役。 模具正常失效前，生產出的合格產品的數目，叫模具正常壽命，簡稱模具壽命，模具首次修復前生產出的合格產品的數目，叫首次壽命；模具一次修復後到下一次修復前所生產出的合格產品的數目，叫修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修復壽命的總和。
模具壽命與模具類形和結構有關，它是一定時期內模具材料性能、模具設計與製造水平.模具熱處理水平以及使用及維護水平的綜合反映。模具壽命的高低在一定程度上反映一個地區、一個國家的冶金工業、機械製造工業水平。 模具種類繁多，工作狀態差別很大，損壞部位也各異，但失效形式歸納起來大致有三種，即磨損、斷裂、塑性變形。
(1)磨損失效
模具在服役時，與成形坯料接觸，產生相對運動。由於表面的相對運動，接觸表面逐漸失去物質的現象叫磨損。磨損失效可分為以下幾種：
1)疲勞磨損兩接觸表面相對運動時，在循環應力(機械應力與熱應力)的作用下，使表面金屬疲勞脫落的現象稱為疲勞磨損。
2)氣蝕磨損和沖蝕磨損氣蝕磨損金屬表面的氣泡破裂，產生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小麻點和凹坑的現象叫氣蝕磨損。
沖蝕磨損液體和固體微小顆粒反復高速沖擊模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻點和凹坑的現象叫沖蝕磨損。
3)磨蝕磨損在摩擦過程中，模具表面和周圍介質發生化學或電化學反應，再加上摩擦力的機械作用，引起表面材料脫落的現象叫磨蝕磨損。
4)磨損的交互作用摩擦磨損情況很復雜，在一定的工況下模具與工件(或坯料)相對運動中，磨損一般不只是以一種形式存在，往往是以多種形式並存，並相互影響。
(2)斷裂失效
模具出現大裂紋或分離為兩部分和數部分喪失服役能力時，成為斷裂失效。斷裂可分為塑性斷裂和脆性斷裂。模具材料多為中、高強度鋼，斷裂的形式多為脆性斷裂。
脆性斷裂又可分為一次性斷裂和疲勞斷裂。
(3)塑性變形失效
塑料模具在服役時承受很大的應力，而且不均勻。當模具的某個部位的應力超過了當時溫度下模具材料的屈服極限時，就會以晶格滑移、孿晶、晶界滑移等方式產生塑性變形，改變了幾何形狀或尺寸，而且不能修復再服役時，叫塑性變形失效。塑性變形的失效形式表現為鐓粗、彎曲、形腔脹大、塌陷等。
模具的塑性變形是模具金屬材料的屈服過程。是否產生塑性變形，起主導作用的是機械負荷以及模具的室溫強度。在高溫下服役的模具，是否產生塑性變形，主要取決於模具的工作溫度和模具材料的高溫強度。 (1)模具結構的影響
模具結構對模具受力狀態的影響很大，合理的模具結構能使模具工作時受力均勻，不易偏載，應力集中小。模具種類繁多，形式差別很大，工作環境也不盡相同，下面從幾個具有共性的方面加以討論。
1)圓角半徑圓角半徑分為外(凸)圓角半徑和內(凹)圓角半徑。工作部位圓角半徑的大小，不僅對成形過程及成形件品質有影響，也對模具的失效形式及壽命產生影響。
2)模具結構形式
①整體模具與鑲拼模具整體模具的凹圓角半徑很易造成應力集中，並由此引起開裂。
②模具的導向採用導向裝置的模具，能保證在模具中各相關零件相互位置的精度，增加模具抗彎曲、抗偏載的能力，避免模具不均勻磨損。
(2)模具工作條件的影響
1)成形件的材料、溫度
①材質成形件的材料有金屬和非金屬。一般來講，非金屬材料的強度低，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。
②溫度在成形高溫工件時，模具因接受熱量而升溫，隨著溫度的上升，模具的強度下降，易產生塑性變形。同時，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力。
2)設備特性
①設備的精度與剛度模具成形工件的力是由設備提供的，在成形過程中，設備因受力將產生彈性變形。
②速度設備對模具及工件的作用力是在一段時間內逐漸增加的，設備速度影響施力過程。設備速度愈高，模具在單位時間內受的沖擊力愈大(沖量大)；時間愈短，沖擊能量來不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應力超過模具材料的屈服應力或斷裂強度。因此，設備速度越高，模具越易斷裂或塑性變形失效。
3)潤滑
潤滑模具與坯料的相對運動表面，可減少模具與坯料的直接接觸，減少磨損，降低成形力。同時，潤滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱，降低模具溫度，對提高模具壽命都是有利的。
(3)模具材料性能的影響
模具材料的性能對模具的壽命影響較大，這些性能包括：強度、沖擊韌度、耐磨性、耐蝕性、硬度、熱穩定性和耐熱疲勞性。
(4)模具製造過程的影響
1)在模塊鍛造時，模塊加熱和冷卻所帶來的內外溫差會產生溫差應力；鐓粗、沖孔和擴孔等過程如技術參數選擇不當易使鍛坯開裂。此外，當鍛比超過一定值後，由於形成纖維組織，橫向力學性能急劇下降，導致各向異性。
2)在模具的電加工中，會出現不同程度的變質層，此外由於局部驟熱和驟冷，還容易形成殘余應力和龜裂。
3)模具的熱處理
模具熱處理安排在模塊鍛造、粗加工之後，幾乎是模具加工的最終工序。模具材料的選用及熱處理工序的確定對模具性能的影響極大

Ⅱ "服役"是什麼意思

服役指根據法律由國家強迫其公民實行一定期限的義務工作，通常是參加勞動或參軍。後特指服兵役即參軍。後延伸出某種設備在軍隊中使用的意思。由於指在一定期限內為一個固定組織工作，因此也廣泛用於形容運動員為某一個隊伍比賽。

Ⅲ 模具的力學性能要求(2)

在拉伸曲線圖上有一個特殊點，當拉力到達這一點時，試棒在拉力不增加或有所下降情況下發生明顯伸長變形，這種現象稱為屈服。這時的應力稱為這種材料的屈服點。而當外力去除後不能恢復原狀的變形，這部分變形被保留下來，成為永久變形，稱為塑性變形。屈服點是衡量模具鋼塑性變形抗力的指標，也是最常用的強度指標。對模具材料要求具有高的屈服強度，如果模具產生了塑性變形，那麼模具加工出來的零件尺寸和形狀就會發生變化，產生廢品，模具也就失效了。

塑性

淬硬的模具鋼塑性較差，尤其是冷變形模具鋼，在很小的塑性變形時即發生脆斷。衡量模具鋼塑性好壞，通常採用斷後伸長率和斷面收縮率兩個指標表示。

斷後伸長率是指拉伸試樣拉斷以後長度增加的相對百分數，以δ表示。斷後伸長率δ數值越大，表明鋼材塑性越好。熱模鋼的塑性明顯高於冷模鋼。

斷面收縮率是指拉伸試棒經拉伸變形和拉斷以後，斷裂部分截面的縮小量與原始截面之比，以ψ表示。塑性材料拉斷以後有明顯的縮頸，所以ψ值較大。而脆性材料拉斷後，截面幾乎沒有縮小，即沒有縮頸產生，ψ值很小，說明塑性很差。

韌性

韌性是模具鋼的一種重要性能指標，韌性決定了材料在沖擊試驗力作用下對破裂的抗斷能力。材料的韌性越高，脆斷的危險性越小，熱疲勞強度也越高。對於衡量模具脆斷傾向，沖擊韌度試驗具有重要意義。

沖擊韌度是指沖擊試樣缺口處截面積上的沖擊吸收功，而沖擊吸收功是指規定形狀和尺寸的試樣在沖擊試驗力一次作用下折斷時所吸收的功。沖擊試驗有夏比U形缺口沖擊試驗(試樣開成U形缺口)、夏比V形缺口沖擊試驗(試樣開成V形缺口)以及艾式沖擊試驗。

影響沖擊韌度的因素很多。不同材質的模具鋼沖擊韌度相差很大，即使同一種材料，因組織狀態不同、晶粒大小不同、內應力狀態不同沖擊韌度也不相同。通常是晶粒越粗大，碳化物偏析越嚴重(帶狀、網狀等)，馬氏體組織越粗大等都會促使鋼材變脆。溫度不同，沖擊韌度也不相同。一般情況是溫度越高沖擊韌度值越高，而有的鋼常溫下韌性很好，當溫度下降到零下20～40℃時會變成脆性鋼。

為了提高鋼的韌性，必須採取合理的鍛造及熱處理工藝。鍛造時應使碳化物盡量打碎，並減少或消除碳化物偏析，熱處理淬火時防止晶粒過於長大，冷卻速度不要過高，以防內應力產生。模具使用前或使用過程中應採取一些措施減少內應力。

特殊性能要求

由於模具種類繁多，工作條件差別很大，因此模具的常規性能及相互配合要求也各不相同，而且某種模具實際性能與試樣在特定條件下測得的數據也不一致。所以，除測定材料的常規性能外，還必須根據所模擬的實際工況條件，對模具使用特性進行測量，並對模具的特殊性能提出要求，建立起正確評價模具性能的體系。

對熱作模具必須測試在高溫條件下的硬度、強度和沖擊韌度。因為熱作模具是在某一特定溫度下服役，在室溫下測定的性能數據，當溫度升高時要發生變化。性能變化趨勢和速率相差也很大，如A種材料在室溫下硬度雖比材料B高，但隨溫度上升，硬度下降顯著，到達—定溫度後，硬度值反而會低於材料B。那麼，當在較高溫度工作條件下要求耐磨性高時，就不能選用A種材料，而需選用室溫下硬度值雖較低但隨溫度上升，硬度下降緩慢的材料B。

對熱作模具除要求室主高溫條件下的硬度、強度、韌性外，還要求具有某些特殊性能。

熱穩定性

熱穩定性表徵鋼在受熱過程中保持金相組織和性能的穩定能力。通常，鋼的熱穩定性用回火保溫4h，硬度降到45HRC時的最高加熱溫度表示。這種方法與材料的原始硬度有關，有資料將達到預定強度級別的鋼加熱，保溫2h，使硬度降到一般熱鍛模失效硬度35HRC的最高加熱溫度定為該鋼穩定性指標。對於因耐熱性不足而堆積塌陷失效的.熱作模具，可以根據熱穩定性預測模具的壽命水平。

回火穩定性

回火穩定性指隨回火溫度升高，材料的強度和硬度下降快慢的程度，也稱回火抗力或抗回火軟化能力。通常以鋼的回火溫度-硬度曲線來表示，硬度下降慢則表示回火穩定性高或回火抗力大。回火穩定性也是與回火時組織變化相聯系的，它與鋼的熱穩定性共同表徵鋼在高溫下的組織穩定性程度，表徵模具在高溫下的變形抗力。

斷裂抗力

除常規力學性能如沖擊韌度、抗壓強度、抗彎強度等一次性斷裂抗力指標外，小能量多次沖擊斷裂抗力更切合冷作模具實際使用狀態性能。作為模具材料性能指標還包括抗壓疲勞強度、接觸疲勞強度等。這種疲勞斷裂抗力指標是由在一定循環應力下測得的斷裂循環次數，或在一定循環次數下導致斷裂的載荷來表徵的。關於是否把斷裂韌度作為冷作模具材料的一項重要處能指標，尚待研究和探討。

抗咬合能力及抗軟化能力

抗咬合及抗軟化能力分別表徵了模具對發生“冷焊”及承載時因溫度升高對硬度、耐磨性助抵抗能力。

熱疲勞抗力及斷裂韌度

熱疲勞抗力表徵了材料熱疲勞裂紋萌生前的工作壽命和萌生後的擴展速率。熱疲勞通常以20℃—750℃條件下反復加熱冷卻時所發生裂紋的循環次數或當循環一定次數後測定裂紋長度來確定。熱疲勞抗力高的材料不易發生熱疲勞裂紋，或當裂紋萌生後，擴展量小、擴展緩慢。斷裂韌度則表徵了裂紋失穩擴展抗力，斷裂韌度高，則裂紋不易發生失穩擴展。

高溫磨損與抗氧化性能

高溫磨損是熱作模具主要失效形式之一，正常情況下，絕大多數錘鍛模及壓力機模具都因磨損而失效。抗熱磨損是對熱作模具的使用性能的要求，是多種高溫力學性能的綜合體現。現在國內已有單位在自製的熱磨損機上進行模具熱磨損試驗，收到較理想的試驗效果。

實際使用表明，模具材料抗氧化性能的優劣，對模具使用壽命影響很大。因氧化會加劇模具工作過程中的磨損，導致模具型腔尺寸超差而報廢。氧化還會使模具表面產生腐蝕溝，成為熱疲勞裂紋起源.加劇模具熱疲勞裂紋的萌生與擴展。因此，要求模具具備一定的抗氧化性能。

對冷作模具鋼除常規力學性能外，還常要求具有下列性能：

耐磨性能，斷裂抗力，抗咬合計抗氧化能力。

耐磨損性能

冷作模具服役時，被成形的坯料會沿著模具表面既滑動又流動，在模具與坯料間產生很大摩擦力。這種摩擦力使模具表面受到切應力作用，在其表面劃刻出凹凸痕跡，這些痕跡與坯料不平整表面相咬合，逐漸在模具表面造成機械破損即磨損。冷作模具，特別是正常失效的冷作模具，多數因磨損而報廢。因此，對冷作模具最基本的要求之一就是耐磨性。一般條件下材料硬度越高，耐磨性越好。但耐磨性與在軟基體上存在的硬質點的形狀、分布也有很大關系。

冷作模具的磨損包括磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損與疲勞磨損。