斷裂失效是模具最嚴(yán)重的一種失效形式。它是各種因素產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，給模具制造及使用者帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失。
1 模具工作零件斷裂的種類
模具工作零件的斷裂有多種形式，按斷裂性質(zhì)分為脆性斷裂和塑性斷裂，按斷裂機(jī)理分為一次性斷裂和疲勞斷裂，在此以模具制造過程中出現(xiàn)的斷裂進(jìn)行分析。
模具制造中常見的斷裂類型如表1，主要有7種形式，其中以淬火開裂為最多。根據(jù)零件的形狀、淬火加熱規(guī)范及冷卻條件、加工條件的不同，淬裂以多種形式出現(xiàn)，只有對(duì)淬火工藝及制件結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析，才能制定出合理有效的方法和對(duì)策.
2 防止模具斷裂的工藝措施
2.1 防止淬火裂紋的方法
(1)合理設(shè)計(jì)零件形狀。盡量采用等壁厚設(shè)計(jì)，避免橫斷面形狀突變：①不要把壁厚相差較大的部分制成一體，應(yīng)采用鑲拼式結(jié)構(gòu)以便每個(gè)拼塊盡量等強(qiáng)度；②粗大零件應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成中空結(jié)構(gòu)；③必要時(shí)開設(shè)工藝孔；④輪廓轉(zhuǎn)角處避免尖角，盡可能加上較大的四角半徑R，劉工具鋼熱處理零件圓角半徑應(yīng)不小于2mm。
(2)嚴(yán)格控制熱處理工藝。①應(yīng)根據(jù)制件大小、形狀特點(diǎn)和材質(zhì)制定正確的熱處理上藝規(guī)范，合理選擇加熱速度、溫度、時(shí)間；②采取完善的控溫措施，實(shí)時(shí)掌握制件的真實(shí)溫度，定期校驗(yàn)溫控裝置，嚴(yán)防因熱電偶老化或放置位置不準(zhǔn)確造成的過熱現(xiàn)象。
2.2 防止回火裂紋的方法
回火裂紋是指：淬火鋼馬氏件組織處于膨脹狀態(tài)，在回火時(shí)首先在大約100℃時(shí)產(chǎn)生收縮，此時(shí)如急速加熱淬火件，則零件表面產(chǎn)生收縮，而內(nèi)部處于膨脹狀態(tài)，導(dǎo)致開裂。防止這種開裂發(fā)生的措施是在零件升溫至300℃以前不要進(jìn)行快速加熱。
回火急冷同樣也產(chǎn)生回火裂紋，這是因淬火組織中的殘余奧氏體遇急冷變成與淬火一樣的狀態(tài)，防止這種開裂的方法是從回火溫度進(jìn)行空冷。
2.3 防止自發(fā)裂紋的方法
由于淬火零件表層組織為殘余奧氏體，在常溫下放置，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體會(huì)產(chǎn)生相變膨脹而造成零件開裂。防止這種裂紋產(chǎn)生的措施是：零件淬火后立即進(jìn)行回火。最好淬、回火之間的時(shí)間間隔不要超過3h。如當(dāng)天不能回火，應(yīng)將零件放在100℃的爐中或水中進(jìn)行保溫，以待次日進(jìn)行正規(guī)的回火處理。
2.4 防止磨削裂紋的措施
磨削裂紋主要由磨削熱造成，其原因與回火裂紋一樣，是由于磨削熱將表面淬火組織進(jìn)行了同火使之產(chǎn)生收縮而造成的開裂。開裂發(fā)生的方向一般與磨削方向成直角。其防小措施是：①在磨削淬火零件前，預(yù)先將零件進(jìn)行150℃溫度的低溫回火或300℃左右的高溫回火(在磨削量較大時(shí))；②嚴(yán)格進(jìn)行砂輪修整，保持磨具鋒利，嚴(yán)防砂輪堵塞以減少磨削熱；①合理選擇砂輪粒度，加工實(shí)踐證明選擇較粗粒度的砂輪可以減少裂紋產(chǎn)生；④選擇合適的磨削用量，用較高的砂輪速度，同時(shí)提高工件速度，經(jīng)實(shí)踐證明：可以避免磨削燒傷從而減少工件開裂幾率。
2.5 防止脫碳開裂的方法
產(chǎn)生脫碳的原因是由于加熱溫度過高或在空氣中加熱未采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)等，防止脫碳可采取真空爐加熱工件或使工件在保護(hù)氣氛中加熱井嚴(yán)格控溫，謹(jǐn)防過燒。熱軋圓鋼允許的脫碳層深度如表2所示。
2.6 防止低溫裂紋的措施
由于淬火件的殘余應(yīng)力在冷處理時(shí)會(huì)增大，從而產(chǎn)生低溫開裂，因此，冷處理前應(yīng)增加低溫回火工序以減少裂紋的產(chǎn)生。
2.7 防止電火花加工裂紋的措施
放電加工的瞬時(shí)高溫和速冷極易在淬火件表面形成微裂紋，其防止的辦法是采用較小的電規(guī)準(zhǔn)進(jìn)行加工(加工速度會(huì)受影響)，或加工后對(duì)變質(zhì)層進(jìn)行必要的拋光處理。
