塑料模具失效的主要形式

一般情况下，塑料模具会发生磨损失效、局部塑性变形失效和断裂失效三大类主要失效形式，其中型腔表面腐蚀是塑料模具常见的失效形式。

1. 型腔表面磨损和腐蚀

塑料成型过程中，加热熔融的塑料以一定压力和速度填充型腔，凝固的塑件从模具中脱出，都会对模具成型面产生摩擦，导致成型表面磨损。造成塑料模具磨损失效的根本原因就是模具与塑料间的摩擦，但磨损的具体形式和磨损过程则与许多因素有关，如模具在工作过程中的温度、压力、塑料填充速度、塑料的性能和润滑状况等。当选用的塑料模具材料与热处理方式不合理时，会导致型腔表面硬度低、耐磨性差，磨损严重而引起变形而尺寸超差、拉毛而使粗糙度值变高，表面质量恶化。尤其是有玻璃纤维和硬质填料的塑料，会加剧型腔面的磨损。塑料一般含有氯、氟等成分，受热时会分解出腐蚀性气体HCl、HF，使塑料模具型腔面产生腐蚀磨损，导致失效。如果在腐蚀的同时又有磨损损伤，使型腔表面的镀层或其他防护层遭到破坏，则将促进腐蚀过程。两种损伤交叉反复作用，加速腐蚀、磨损失效。

2. 塑性变形失效

如果塑料模具所采用的材料强度与韧性不高，变形抗力低，容易引起塑性变形失效。塑料模具型腔表面受压、受热也会引起塑性变形失效，尤其是当小模具在大吨位设备上工作时，更容易产生超负荷塑性变形。模具型腔表面的硬化层过薄而导致变形抗力不足，或工作温度高于回火温度而发生相变软化，也会引起塑性变形失效。塑料模具的变形分两种情况：设计、制造过程中产生的变形，生产、使用过程中产生的变形。

（1）设计、制造过程中产生的变形 有以下几种：

①模具结构设计引起变形。在模具设计过程中，若过多采用尖角、小沟槽、薄壁等结构，即使选用优质材料，这些几何形状变化大的结构部位在热处理淬火后，也会产生应力集中，引起变形。模具设计时，应尽量采用均匀对称结构、平滑过渡，避免小沟槽、凹槽等形状复杂的结构。设计阶段可预留加工余量，以弥补模具热处理变形。(www.xing528.com)

②模具的制造工序不当引起变形。一般情况下，在设计模具制造工序时，应在模具粗加工后、半精加工前，退火处理一次，以消除机加工留下的残余应力。因为一些高精度塑料模具在机加工过程中往往不做任何预先热处理，加工过程中的残余应力和模具最后热处理的应力产生叠加，增加了热处理后变形的概率。

③热处理工艺不当引起变形。加热温度、加热速度、冷却速度等这些热处理工艺参数都会影响热处理变形。淬火加热温度不能太高，温度太高会使金相组织增大，这样冷却后产生的应力也会增大，因此在满足模具热处理技术条件下，尽量采用淬火温度的下限温度加热，能减少淬火后变形倾向；加热速度过快往往会产生变形，因此对于相对复杂的模具，根据材料的不同采用一次预热或两次预热的工艺，能避免模具变形；冷却介质和冷却方法都会影响冷却速度，冷却速度过快会产生较大应力，对于一些形状复杂的塑料模具，采用分级淬火能有效降低热应力。在热处理操作过程中，采用堵孔、机械固定等方法，控制模具的冷却顺序和模具在介质中冷却的运动规律等，也能减少变形的发生。

（2）生产过程中产生的变形 在大吨位压力机上使用塑料模具，由于循环受到大载荷、高温、高压等因素的影响，或模具表面有效硬化层过薄，模具材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷，引起表面变形。

3. 断裂失效

断裂主要是由于结构、温差而产生的结构应力、热应力导致；或因回火不足，在使用温度下使残留奥氏体转变成马氏体，引起局部体积膨胀，在模具内部产生组织应力所致。