锻压模具的降解机理
模锻是目前最先进的锻造技术，主要用于模具关键部件的批量生产。 最大的缺点是成型工具的耐用性差。 据diecastingcompany.com编辑介绍，工具成本占产品总成本的8-15%。 事实上，如果考虑到更换磨损刀具所需的时间和意外故障造成的损失，成本可能高达30%到50%。 而且，刀具的磨损会造成锻件质量的显着劣化。 刀具磨损引起的最常见的缺陷是型腔填充错误，即折叠、毛刺、变形、划痕、分层以及微观和宏观裂纹。
这些缺陷最终会影响锻造产品的性能。 由于市场竞争激烈，模锻产品制造商在提高锻件质量的同时不断降低成本。 即便如此，他们仍然对刀具耐用性差的问题很感兴趣。
工具的耐用性通常以多种方式定义。 在生产方面，工具的耐用性是用锻件的数量来表示的，即用这种工具所能得到的具有预期质量的产品的数量。 根据这个定义，工具的平均耐用度可能在 2,000 到 20,000 件之间。 就工具而言，耐久性与退化有关，因此定义为承受退化现象的能力。 本文主要采用第二种定义。 应该说，锻造工具在使用过程中受到多种退化因素的影响，这些因素的相互作用使得问题的分析变得更加困难。 在有关这一主题的文献中，可以找到对降解现象的各种解释。
据多位学者统计，锻模退出使用的主要原因是磨损尺寸的变化。 磨损造成的模具报废约占70%，塑性变形约占25%，疲劳开裂等原因仅占5%左右。 许多现象经常同时发生，它们的相互作用取决于模具的设计、锻造和制造的条件、模具材料的热处理以及瓶坯和镶件的形状。
锻模的工作条件：在热模锻过程中，工具主要受到三个方面的退化：强烈的热冲击、机械载荷的周期性变化以及高温高压。 为了降低钢材在热锻时的屈服应力，将变形的金属加热到10,000-2,000摄氏度。 在材料变形的瞬间，刀具表面的温度可能会达到800摄氏度，然后进行密集冷却，因此刀具会受到很大的温度梯度。 在模具的横截面上，模具表面温度和近表面温度可能相差数百摄氏度。 热模锻的温度比热锻低，也就是说钢的变形温度达到900摄氏度左右。 这意味着刀具表面循环加热和冷却所产生的载荷不如热锻大。 尽管如此，半热锻过程中使用的工具寿命仍然很短。 这主要是由于循环温度和较大机械载荷的综合影响。 机械载荷主要来自冷却和较硬的材料。
锻造工具的退化机理
锻造工具的使用寿命主要取决于它们的设计、制备、工具材料的热处理、它们的锻造条件、预制件和芯块的形状等。我们可以在这方面的文献中找到很多关于退化的信息。 这些机制分为不同的类别。 研究结果表明，锻造刀具表面主要发生以下磨损机制：磨粒磨损、热机械疲劳、塑性变形、疲劳开裂、粘着磨损和氧化。 刀具工作压痕的形状决定了接触时间、压力、摩擦路径和温度的变化，决定了特殊退化机制的发生率。
在平坦区域，工具与热材料的接触时间最长，也是产生最大压力的地方。 热机械疲劳是主要的退化机制。
倒圆内半径受循环拉伸载荷的影响，这是由外载荷增加引起的，主要发生在锻造过程中变形趋于集中时。 结果，疲劳微裂纹在工具使用过程中发展成大裂纹并出现在这些地方。 模具凹痕的外半径和模具印记进入闪桥的地方由于材料在高温条件下的弱化，材料的屈服点越低，从而导致塑性变形。 变形材料的密集流动会在这些区域造成磨粒磨损，而在高温氧化过程中，在工具锻造材料表面形成的硬质氧化物进一步加剧了磨损。
锻模降解机理的粘着磨损
粘着磨损发生在表层的塑性变形区，特别是表面不规则的地方。 它通常发生在高压和相对低速的条件下，主要是由于类似的材料相互作用或材料表现出化学亲和力（典型的锻造加工条件）。 在较高压力条件下，成型材料沿工具表面滑动，去除氧化物涂层，使工具的新表面暴露在外。 这主要发生在表面投影的不规则区域（粗糙表面的峰部）。
当这些地方的材料相互靠近放置时，使原子间力开始起作用，就形成了局部金属键。 然后，随着表面彼此进一步移动，金属键被破坏。 在这个过程中形成了表层的塑性变形。 金属键的断裂导致金属颗粒剥落，这些颗粒往往会粘在表面上。
锻模退化机理的磨粒磨损
材料损失通常归因于磨料磨损。 剥落颗粒的大小主要取决于锻造系数和工具表面层的性能。 粘着磨损的一个例子是 CV 万向节外壳锻造的第二阶段操作，如图所示。 材料在这个过程中变形的温度在900℃左右，也就是说，通常比传统的热锻过程低很多，容易出现这种磨损。 粘着磨损会粘附在材料本身或工具上，从而减小横截面积。
磨粒磨损是材料损失的结果，主要是通过材料与表面的分离来实现的。 当有松散或固定的磨粒，或当相互作用表面上有不规则的突起部分时，就会发生磨粒磨损。 对于锻造工具，其硬度远高于变形材料的硬度。 在这种情况下，如果锻造工具与变形材料的接触部分出现磨粒，就会发生磨粒磨损。 硬质氧化物颗粒的出现会加剧磨粒磨损，这些颗粒是在高温条件下与锻件和模具分离的小颗粒和模具表面形成的。 由于这种机制，沿材料变形变化的方向产生凹槽。
它们的形状和深度主要取决于锻造条件。 突出部分特别容易磨损，在进一步使用期间会迅速从工具表面脱落，这会导致材料损失和材料几何形状的变化。 特别容易形成磨粒磨损，对磨粒磨损也特别敏感的地方是材料变形过程中滑移时间最长的地方。 最常见的是模具型腔的外半径，模具进入闪桥的地方。
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