第8卷第3期济源职业技术学院学报JournalofJiyuanVocationalandTechnicalCollegeVo.l8No3.Sep.20092009年9月模具材料抵抗表面损伤的性能指标与模具寿命的关系研究赵永彪(济源职业技术学院,河南济源454650)摘要:表面损伤对模具失效和模具寿命有着重要的影响,提高模具材料抵抗各种表面损伤失效的性能指标,就可以防止或延缓模具失效,从而提高模具寿命。关键词:模具材料;表面损伤;性能指标;模具寿命;关系DOI103969/.jissn1672-0342200903.009:....中图分类号:TG76文献标识码:A文章编号:1672-0342(2009)03-0023-03复杂过程,可形成多种失效类型。按磨损机理的不同,磨损主要有磨粒磨损和粘着磨损。1磨粒磨损.工件表面的硬突出物或外来物质颗粒存在工件与模具接触表面之间,刮伤模具表面,引起模具表面材料脱落的现象称为磨粒磨损(或磨料磨损)。2粘着磨损.工件与模具表面相对运动时,由于表面凸凹不平,某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合,粘合的结点发生剪切断裂而拽开,使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象称为粘一、模具表面损伤失效的形式模具服役时,其工作表面周期地受到坯料的压力和摩擦力的反复作用,有的还受到坯料或冷却润滑介质的侵蚀,因而会发生磨损、接触疲劳和腐蚀等表面损伤失效形式。这些表面损伤或造成模具尺寸精度降低和表面粗糙度增加而影响其正常工作,或成为模具破裂的裂纹源,致使模具发生断裂失效。[3]模具是现代工业生产的重要工艺装备。模具因为磨损或其他形式的失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数,称为模具的使用寿命,简称模具寿命。模具寿命受多种因素影响,而最后导致模具寿命的终结是由于模具发生了失效的现象。模具受到损伤不能通过修复而继续服役时称为模具失效。大多数模具的失效都是由于表面损伤引起的。各种损伤形式之间又会相互渗透、相互促进、不断积累,最终导致模具失效或者说模具寿命的终结。因此,模具使用过程中的表面损伤对模具失效和模具寿命有着重要的影响。[2][1]着磨损。粘着磨损的过程是粘着点不断形成又不断被破坏并脱落的过程。(二)接触疲劳失效当两物体在压力作用下相互接触时,由于接触表面处的局部弹性变形所产生的应力称为接触应力。模具、尤其是承受冲击的模具,其工作表面的某些区域受较高的接触应力的周期作用,经过一定的周次后,在这些区域中产生深度不同的小片或小块状剥落,造成表面上针状或豆状凹坑(麻点),这就是接触疲劳(又称点蚀、麻点磨损、疲劳磨损)。接触疲劳也是一个裂纹萌生与扩展的过程,最后以剥落麻点的形式破坏。它使磨损加剧,严重损害模具的表面质量,并将导致模具的疲劳断裂而失效。(一)磨损失效磨损是由于表面的相对运动,从接触表面逐渐失去物质的现象。当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态,使其不能继续服役时,称为磨损失效。磨损是多种因素相互影响的收稿日期:2009-08-02作者简介:赵永彪(1960-),男,河南济源人,济源职业技术学院讲师,研究方向为机械制造。23第8卷第3期济源职业技术学院学报JournalofJiyuanVocationalandTechnicalCollegeVo.l8No3.Sep.20092009年9月(三)腐蚀和腐蚀磨损失效模具受高温氧化、金属液侵蚀或腐蚀性气体侵蚀会造成工作表面的腐蚀。腐蚀和机械载荷的共同作用,还会产生腐蚀磨损,引起表层材料的脱落。二、模具材料抵抗表面损伤失效的性能指标(一)抵抗磨粒磨损失效的性能指标根据接触面上的负荷性质和应力大小不同,磨粒磨损可分为低应力磨粒磨损和高应力磨粒磨损,前者是指摩擦副之间的压力不超过磨粒的破坏强度,如冷冲裁模刃口的磨损。试验证明:1在低应力磨粒磨损条件下.材料的磨损量与接触压力成正比,与材料的硬度成反比。这就要求模具钢具有高的硬度和耐磨性,应提高钢中的碳和合金元素的含量,并经过适当的热处理,使其显微组织在高强度的基体上均匀分布有更硬的碳化物或氮化物相。2高应力磨粒磨损.多发生在摩擦表面承受高能量冲击载荷时,其应力很高,足以将磨粒打碎,并使材料表面层产生小量塑性变形。在这种情况下,要求材料有很高的加工硬化能力,加工硬化后的硬度很高,而材料基本保持良好的韧性。但这种情况在模具中很少见到。多数承受冲击的模具的磨损类型介于低应力与高应力之间,在这种情况下,为了提高材料的耐磨性,不仅要求有高的硬度,还要求有较好的韧性。尤其当硬度超过40HRC时,只有提高材料的韧性才能进一步提高其耐磨性。在提高模具基体强、韧性的同时,对其表面进行强化处理,如表面淬火、渗碳、渗氮、氮碳共渗等,