热作模具的失效原因有哪些

热作模具涵盖了热锻模、热冲裁模、热挤压模以及压铸模等多种类型。在工作过程中，这些模具需承受巨大的冲击载荷、强烈的摩擦作用，以及由剧烈冷热循环引发的热应力与高温氧化等挑战，常面临变形塌陷、断裂、热疲劳、热磨损及腐蚀等多种失效模式。

1.变形与塌陷

变形与塌陷通常发生在模具与高温毛坯长时间接触后，模具表面因过度回火而软化，导致强度下降并产生塑性变形。对于钢铁材料制成的成形模具，当表面硬度降至30HRC以下时，易发生变形，进而引发塌陷。这一现象在承受高工作载荷和高温的热挤压模及热锻模的凸起部位尤为常见。

2.断裂

断裂是模具在承载能力不足以抵抗工作载荷时发生的材料开裂现象，包括脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂和腐蚀断裂。早期断裂的原因可能包括锻压操作不当导致的过载、模具加工质量不达标、设计不合理造成的应力集中、选材不当以及热处理工艺失误等。热挤压冲头、热锤锻模的燕尾部、凸起部位及根部等区域易发生断裂失效。疲劳断裂则是在高循环应力作用下，模具型腔表面萌生并扩展疲劳裂纹，最终导致断裂。

3.热疲劳

热疲劳，亦称冷热疲劳或龟裂，是由于模具工作时型腔表面存在较大的温差和急冷急热作用，导致产生热应力。当温度反复变化时，热应力也随之变化，加上机械载荷的作用，压铸模、热锻模等易出现热疲劳裂纹。这些裂纹通常较浅，位于模具表面，但在机械应力作用下会向内部扩展，最终导致断裂失效。

4.热磨损

热磨损是模具在机械载荷与热载荷共同作用下，型腔表面发生的复杂磨损过程。热作模具的磨损主要以表面疲劳磨损为主，同时根据工况条件的不同，还可能伴随黏着磨损和磨料磨损。磨损表面的破坏特征包括刮伤、沟槽、麻点和剥落等。相对运动剧烈和有凸起部位的模具，如热挤压冲头，更易发生热磨损失效。

5.腐蚀

腐蚀是热作模具特有的损坏形式，包括冲蚀、熔蚀及侵蚀等。在压铸模工作过程中，当熔融金属被注入型腔时，模具被炽热金属液冲刷的部位易发生冲蚀。这是模具在高温下受到液体金属的物理和化学作用，在表面产生的腐蚀现象。热锻模的腐蚀通常发生在型腔内的局部区域。冲蚀是液体金属与模具表面直接接触时产生的侵蚀及熔蚀的统称，压铸模相较于热锻模更易发生冲蚀，导致模具早期失效。