冷作模具主要失效类型是过载失效和磨损失效,约占失效总数80%-90%。冷镦模具以裂断或非正常磨损(局部脱落)为主,冷挤压模具以脆断或磨损失效为主,而冷冲模具以磨损失效为主。高工作应力,大波动应力的冷挤压和冷镦模具出现脆性开裂失效比例明显高于低工作应力冷冲模。
收集的疲劳断裂失效比例较少,这与冷作模具材料多采用高碳、高合金钢,硬度高达60HRC,疲劳断裂的形态难于区分和统计有关。实际上冷作模具失效原因很多,此模具材料因素外,还与工作设备精度和状况,制品材质和表面质量,模具结构和加工精度,操作人员素质等多因素有关,其中一些随机因素给失效分析增加困难。
冷作模具钢工作应力,硬度和寿命的关系
测量统计结果表明,对于制品为钢铁材料,冷挤压模具材料承受的平均工作应力约2500MPa,使用硬度62-64HRC,冷镦模具约1500MPa,使用硬度58-62HRC,冷冲模具约500MPa,使用硬度60-62HRC,其中以冷挤压模具应力最大。实际上还要承受10%—20%的随机载荷,模具局部应力要超过上述应力。冷作模具钢工作硬度对寿命的影响是综合作用的结果,为冷挤压W6Mo5Cr4V2钢冲头(挤压20Cr钢)工作硬度与失效类型、使用寿命统计图。对于早期失效的冷作模具应当仔细分析材料因素和其他因素的影响。