模具是生產(chǎn)出合格制件的關(guān)鍵因素，模具質(zhì)量的好壞，直接影響的各類產(chǎn)品的質(zhì)量、成本，一副模具從開始設(shè)計到交付使用要經(jīng)過設(shè)計、原材料選用、坯料制作、機械加工、熱處理、檢驗等諸多環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會給模具的質(zhì)量造成不利影響，輕者降低使用壽命，重者使模具報廢無法使用。
    模具質(zhì)量主要包括以下幾個方面：
1、制件質(zhì)量：生產(chǎn)出合格的制件，制件尺寸、粗糙度、內(nèi)在質(zhì)量等符合圖紙的設(shè)計要求；
　   2、使用壽命：在確保制件質(zhì)量的前提下，模具所能完成的生產(chǎn)的制件數(shù)量；
　　 3、模具的使用維護：操作是否方便、維修是否容易等；
　   模具質(zhì)量的好壞，直接影響到用戶的使用，質(zhì)量好的模具能確保用戶生產(chǎn)的制件的產(chǎn)品質(zhì)量，保證用戶如期保質(zhì)保量完成制件的生產(chǎn)。質(zhì)量差的模具不能確保制件質(zhì)量，模具過早失效，不但影響制件的質(zhì)量，提高產(chǎn)品生產(chǎn)成本，還會影響制件的按期交貨，對用戶造成損失。對于模具制造企業(yè)而言，生產(chǎn)出不能確保用戶要求質(zhì)量的模具，企業(yè)就會喪失客戶，直接影響到企業(yè)的生存。
     模具失效分析目的在于針對失效模具表象及內(nèi)在因素，對模具從設(shè)計到使用諸多環(huán)節(jié)，進行多學(xué)科交叉分析，找出失效的原因，判明經(jīng)濟責(zé)任，制定解決的措施，防止類似的失效再次發(fā)生，不斷提高模具的質(zhì)量。
     圖1所示為模具失效分析與模具設(shè)計和制造之間的關(guān)系，可以看出失效分析在模具生產(chǎn)制作中的作用是非常重要的，其涉及到生產(chǎn)過程的生產(chǎn)信息和影響因素。把失效分析的結(jié)果向模具設(shè)計、制造、使用、維護等部門進行信息反饋，進而提出改進措施用于模具的設(shè)計、制造、使用過程，是防止同類失效產(chǎn)生具有最有效的途徑。

 
現(xiàn)以較典型的失效形式—斷裂為例簡要說明模具失效分析的方法和步驟:
1、 現(xiàn)場調(diào)查和模具斷裂件的處理
首先應(yīng)對事故現(xiàn)場進行保護；分析人員盡早進入現(xiàn)場察看模具斷裂失效的部位與形式；詢問生產(chǎn)設(shè)備的使用狀況、操作情況和模具失效過程并統(tǒng)計模具的實際使用壽命。在調(diào)查過程中，應(yīng)注意收集齊全所有的斷裂碎塊，以便確定主斷口和進行斷口分析。
    在收集斷裂碎塊時，應(yīng)注意保護斷口的潔凈和新鮮。對于潔凈的斷口，應(yīng)立即放人干燥器內(nèi)進行保護；對有油泥污染的斷口，應(yīng)依次用汽油、丙酮(或三氯甲烷、苯等)、無水乙醇清洗斷口，并用熱風(fēng)吹干后放入干燥器內(nèi)；對于附有腐蝕產(chǎn)物的斷口，可暫不清除腐蝕產(chǎn)物而直接放入干燥器內(nèi)。
    2、模具材料、制造工藝和工作情況調(diào)查
通過翻閱有關(guān)技術(shù)資料和檢測報告、檢查同批原材料、詢問生產(chǎn)人員等方式，核實制造中的各個環(huán)節(jié)是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計、工藝的技術(shù)要求。調(diào)查的內(nèi)容一般為：材質(zhì)狀況、鍛造質(zhì)量、切削加工和磨削加工質(zhì)量、電火花成形加工和線切割加工質(zhì)量、熱處理和表面處理質(zhì)量、裝配質(zhì)量等。
采用化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測定、金相組織分析、無損探傷等方法，復(fù)查模具材料的化學(xué)成分和冶金質(zhì)量。
    對模具服役歷史的調(diào)查，主要是查閱模具運行記錄、調(diào)整及維修記錄，詢問操作者有關(guān)模具的使用條件和使用狀況，是否按規(guī)程操作及有無異?，F(xiàn)象等。
    3、模具的工作條件和斷裂狀況分析
    模具的工作條件主要包括模具的受力狀況和工作環(huán)境狀況。受力狀況包括載荷性質(zhì)如靜載荷、沖擊載荷或循環(huán)載荷等；載荷類型，如拉、壓載荷、扭轉(zhuǎn)載荷、彎曲載荷等；應(yīng)力分布、應(yīng)力集中狀況、最大應(yīng)力的大小及部位以及斷裂部位的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力大小等。工作環(huán)境包括工作溫度的高低和變化幅度及產(chǎn)生熱應(yīng)力的大??；環(huán)境介質(zhì)的種類、含量和是否具有腐蝕性；成型制件材料的組織類型、組織的穩(wěn)定性、組織應(yīng)力的大小與分布等。
    模具的斷裂狀況主要包括斷裂處的塑性變形程度，斷口的取向、位置、表面狀況，以及斷口和模具結(jié)構(gòu)的關(guān)系等。
    根據(jù)模具的這些工作條件和工作環(huán)境，再結(jié)合對斷口狀況及特征的宏觀分析，可初步判定斷裂的性質(zhì)和類型。
    要獲得正確的判斷，必須找出主斷口的位置。當(dāng)模具斷裂為多個碎塊時，應(yīng)將所有碎塊按照模具原來的形狀拼合起來，并察看其密合程度，密合最差、斷裂縫隙最大的地方就是最早斷裂的主斷口。根據(jù)主斷口的形式通過肉眼觀察或用量具測量斷口處的塑性變形量，可初步確定是韌性斷裂還是脆性斷裂。
    再根據(jù)主斷口的取向，可以分析出引起模具斷裂的載荷類型和實際應(yīng)力狀態(tài)。如脆性斷口總是與最大正應(yīng)力作用的方向垂直，齊平的韌性斷口總是與最大切應(yīng)力作用的方向平行等。而當(dāng)斷裂起源于模具外形結(jié)構(gòu)的缺口或應(yīng)力集中處時，則說明缺口效應(yīng)和應(yīng)力集中對斷裂的影響作用很大。
    另外，根據(jù)斷口氧化色的不同，可大致分析出模具工作溫度的高低；根據(jù)斷口有無腐蝕產(chǎn)物，可確定模具的工作介質(zhì)有無腐蝕性。
    4、斷口分析
斷口分析就是對斷口的宏觀形貌和微觀形貌進行分析。分析的結(jié)果能為進一步確定斷裂的性質(zhì)、類型和原因提供重要依據(jù)。
    斷口的宏觀分析是用肉眼、放大鏡或低倍立體顯微鏡分析斷口的形貌。它用來判定：斷裂的性質(zhì)，即快速斷裂、疲勞斷裂或應(yīng)力腐蝕斷裂；斷裂的類型，如快速斷裂是韌斷還是脆斷，裂源的位置和斷裂的走向如何；疲勞斷裂時的應(yīng)力大小、應(yīng)力集中程度和疲勞壽命。
    斷口的微觀分析是用高倍掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡分析斷口的微觀形貌。它是宏觀斷口分析的深化和必要補充。它用于分析微觀斷裂的性質(zhì)，即微觀韌斷或微觀脆斷，微觀斷裂的機理，顯微組織對斷裂的影響等。此外，它還可用于估算疲勞裂紋宏觀擴展速率和疲勞壽命。
    對于應(yīng)力腐蝕斷裂，其斷口往往附著有腐蝕產(chǎn)物。為避免腐蝕產(chǎn)物對斷口分析的干擾，應(yīng)先對斷口上的腐蝕產(chǎn)物進行成分和相結(jié)構(gòu)分析，然后用化學(xué)或電化學(xué)方法清除之，之后再進行斷口分析。
    當(dāng)模具中存在材料缺陷和加工缺陷時，往往在缺陷處產(chǎn)生裂紋并擴展。故應(yīng)分析裂源和斷裂路徑與各類缺陷的關(guān)系，以確定缺陷對斷裂的影響。常見的缺陷有非金屬夾雜物、碳化物偏聚、表面微裂紋、過熱、過燒、回火不充分等?？蛇x取斷裂碎塊，在裂源和斷裂擴展區(qū)處，分別以垂直于斷口的截面制備金相試樣，用光學(xué)或電子顯微鏡觀察斷口處的缺陷和顯微組織。
     5、斷裂原因的判定
斷裂失效分析的目標(biāo)是要找出斷裂的原因。而要得出正確的結(jié)論，就要對上述各項分析的結(jié)果、數(shù)據(jù)和信息進行綜合的推理分析，并借助各學(xué)科的知識和經(jīng)驗進行系統(tǒng)的研究。    首先，根據(jù)模具斷裂狀況的分析和斷口分析的結(jié)果，綜合判定模具斷裂的性質(zhì)和類型，并由此列出所有可能的斷裂原因?？赡艿臄嗔言蛞话惆ㄔO(shè)計不合理，選材不當(dāng)，材質(zhì)不良，各種加工和熱處理缺陷，操作使用不當(dāng)和安裝、維護不良等方面。
    然后，再根據(jù)模具的工作條件、制造工藝及服役歷史、質(zhì)量檢驗結(jié)論和現(xiàn)場使用狀況等，進行邏輯推理、綜合分析、相互印證，在可能的斷裂原因中，逐一排除被證明不可能的原因，最終判定引起斷裂失效的主要原因。必要時，還可以進行失效重現(xiàn)性試驗或模擬試驗，以證明所判定的斷裂原因正確與否。
    6、提出防護措施
根據(jù)判定的斷裂原因，有針對性地提出防護措施，以避免或減少這種斷裂失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生。同一模具可能有幾種損傷形式出現(xiàn)，而最終先導(dǎo)致模具失效的形式可能是其中的一種，防止了這種形式的失效以后，另一種失效形式可能成為為主要失效原因，需要采取另外的措施去解決。
模具失效分析是模具制造企業(yè)提高模具產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，隨著模具制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新、新材料的廣泛采用、加工工藝的不斷改進，使用與維護條件的差異等等都影響到模具失效的原因，模具失效分析必將與時俱進，通過對已失效模具的分析，找出原因和解決的方法，分清模具失效原因是正常耗損失效、產(chǎn)品缺陷失效、誤用失效，還是其它原因造成模具失效，指導(dǎo)模具設(shè)計、制造、使用者在模具設(shè)計、制造、使用中要優(yōu)化設(shè)計、精心制造、正確使用，模具質(zhì)量就會上一個新的臺階。