模具和機械零部件是在承受載荷的情況下使用。載荷包括恒定強度的靜態載荷與變動的可變載荷。多數情況下是承受可變載荷。此外，眾所周知，載荷反復作用的累積會導致一種稱為疲勞的現象，這種現象會導致機械零部件在遠小于原始靜載荷引起的破斷應力的應力作用下發生斷裂。
這種由于重復載荷累積而產生的斷裂稱為疲勞斷裂。統計數據表明，一般來說大多數模具零件和機械零部件發生斷裂的重復應力次數高達107次（10,000,000次）。引起疲勞斷裂的下限應力稱為疲勞極限，疲勞極限取決于以下因素。只要注意不要將這些因素置于不利境地，即可提高疲勞極限。
在設計成型周期短、注塑次數多的模具零部件時，可以通過采取提高疲勞極限的措施來降低維護成本。
1. 抗拉強度
2. 缺口效應
3. 尺寸效應
4. 表面粗糙度
5. 腐蝕
6. 其他部件施加的應力
7. 機械加工時的環境溫度
8. 使用環境溫度
9. 反復載荷速度
10. 組合載荷
11. 重復載荷
12. 可變載荷
13. 載荷暫停
14. 疲勞變形
注塑模具零件的疲勞斷裂案例中，常見的包括芯銷斷裂、型腔斷裂、頂出銷屈曲斷裂、螺旋彈簧斷裂等。
即使是小載荷重復作用的情況下，模具設計人員也必須對疲勞斷裂予以重視。
彈性模量
"彈性模量"是表示模具部件所用鋼材的強度及彈性的參數。
彈性模量通常也被稱為“楊氏模量”。
彈性模量是拉伸鋼材時發生的“應變”與“拉伸應力”之間的比例系數。
將這些關系以公示表示，則如下所示。
σ＝E·ε
ε：Epsilon
σ：sigma
亦即，“應力與應變成正比”。
|
|
單位 |
|
彈性模量：E |
kgf/cm2 或 MPa |
|
應變：ε |
％ |
|
拉伸應力：σ |
kgf/cm2 或 MPa |
彈性模量這一物性值取決于金屬材料的種類。一般來說，彈性模量數值越大的材料，拉伸應力及剛性越高。
【表1】中是典型金屬材料的彈性模量數據。
|
|
彈性模量E |
|
(kgf/cm2) |
（MPa） |
|
軟鋼 |
210 × 104 |
20.59 × 104 |
|
S50C |
210 × 104 |
20.59 × 104 |
|
預硬化鋼 |
203 × 104 |
19.9 × 104 |
|
（SCM440類） |
|
SDK11 |
210 × 104 |
20.59 × 104 |
|
黃銅 |
63 × 104 |
6.17 × 104 |
|
銅 |
105 × 104 |
10.29 × 104 |
|
鋁 |
68 × 104 |
6.67 × 104 |
|
超硬鋁 |
73 × 104 |
7.16 × 104 |
將楊氏模量E乘以由零件的橫截面形狀所決定的“截面慣性矩”I所計算出的值，稱為剛性。
剛性＝E·I
E·I的數值越大，則表示部件剛性越高，意味著抗損能力越強。對于需要承受較大注塑壓力或重力作用的零部件，在機械設計時，需要注意對E和I取較大的值。
彈性模量E所導致應變的計算方法
