在工具或模具的事故形態(tài)中,損壞尺寸變化·變形和磨損這三大類占主要原因,雖然事故原因有很多,這三大類是具有代表性的主要原因。與模具使用方法有關(guān)的,與模具加工方法有關(guān)的,有由線切割加工造成的裂紋;有由過載或高速化而造成的過早損壞;還有一部分塑料用模具常見的,因內(nèi)裝筒形加熱器而造成的事故;或因?qū)鸿T模具使用水溶性脫模劑而造成的熱裂所引起的使用壽命縮短等現(xiàn)象。
損壞基本上是負(fù)載超過材料許用應(yīng)力時,或是負(fù)載應(yīng)力加上拉伸殘余應(yīng)力而超過許用應(yīng)力時發(fā)生。由于模具鋼在一般情況下延展性差,不經(jīng)塑性變形就突然發(fā)生裂紋而急速傳播的破壞型式,即所謂的脆性破壞多,因此在設(shè)計當(dāng)中計算材料的許用應(yīng)力時,需要充分考慮應(yīng)力集中的問題。
此外,計算疲勞強(qiáng)度時也相同,特別需要考慮切口效應(yīng)。然而由于模具鋼如同結(jié)構(gòu)鋼,其機(jī)械特性值不明確而難以實際算出許用應(yīng)力,但是對于選擇模具鋼材、設(shè)計及設(shè)定熱處理條件時,需要盡可能利用基礎(chǔ)性的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
制造中的損壞以淬裂為多,而且淬裂的原因也是多方面的,也許是意想不到的原因,所以,需要給予細(xì)心注意。此外,即使防止了淬裂,但是,如果在熱處理后有殘留拉伸應(yīng)力,則會相當(dāng)于該應(yīng)力部分的破壞,所以,減輕殘余應(yīng)力也是必要的。尤其是在解決因加工方法或使用過載等引起的損壞問題時,會起到?jīng)Q定性作用。
尺寸變化·變形有熱處理變形和使用中變形(鼓起或彎曲)兩種。由于最近在高溫下表面浸透硬化處理有了發(fā)展,因此,熱處理變形特別得到了大家的重視。這是因為表面硬化層薄到5~10微米,在表面處理后不能進(jìn)行修正加工的緣故。
但是,包括使用中的變形在內(nèi),尺寸變化和變形,基本上是選擇模具鋼材、設(shè)計設(shè)定熱處理條件及考慮材料方向性(下料)問題。
磨損取決于模具鋼材的選擇和模具鋼材的硬度。從概念上來說,由于這些是與韌性相反的性質(zhì),所以,需要準(zhǔn)確地掌握使用條件,并且在選擇模具鋼材和決定熱處理條件時,應(yīng)考慮耐磨性和韌性的平衡。
對于熱加工用模具或形狀復(fù)雜并且需要保持精度的塑料加工用模具,如果熱處理變形大則有可能不能進(jìn)行修正加工。但由于大部分模具的硬度較低,所以可采取使用預(yù)硬鋼的辦法加以解決。