淺談熱鍛模具的失效

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1、淺談熱鍛模具的失效淺談熱鍛模具的失效摘耍：本文主要探討了熱鍛模具幾種主耍失效形式及產(chǎn)生的原因，為預(yù)防熱鍛模具的損壞和延長模具的使用壽命提供了相關(guān)的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：模具失效磨損裂紋中圖分類號(hào)：TG文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0745(2013)05-0033-011、引言模鍛在鍛造生產(chǎn)中占有十分重耍的地位。而模具的費(fèi)用占模鍛生產(chǎn)成本的比例在15%?20%。因此模具的使用壽命一直受到鍛造行業(yè)的高度重視。而想要延長模具的使用壽命，那么我們首先就耍了解模具是怎么失效報(bào)廢的，找到模具失效的原因，才能采取相應(yīng)的對(duì)策,使模具最大限度的延長使用壽命，從而降低模

2、鍛的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。2、熱鍛模具失效的概念熱鍛模具的失效是指模具岀現(xiàn)了不能通過修復(fù)手段來恢復(fù)其使用功能的損傷，也就是通常我們所說的模具損壞或報(bào)廢。熱鍛模具靠模膛使鍛件毛坯成型，模膛直接與高溫毛坯接觸、承受脈沖式熱負(fù)荷的作用，并承受鍛壓設(shè)備打擊產(chǎn)生的高能沖擊載荷和金屬流動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力的作用，在模具的材料和設(shè)計(jì)加工水平正常及操作規(guī)范的情況下，模具的損壞大多數(shù)都發(fā)生在模膛部分。這種失效通常稱為“正常失效”。模具的“正常失效”主要是機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的長期聯(lián)合作用下，導(dǎo)致磨損、塑性變形或者出現(xiàn)裂紋或開裂所致。當(dāng)模具未達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)水平下普遍公認(rèn)的使用壽命時(shí)

3、，通常稱為模具的“非正常失效”，又稱早期失效。模具的“非正常失效”主要是因?yàn)槟＞卟牧弦苯鹳|(zhì)量不合格、模具設(shè)計(jì)或制造工藝不當(dāng)以及操作使用不當(dāng)造成的。早期失效包括模體脆性斷裂、模膛塌陷和局部嚴(yán)重磨損等。3、熱鍛模具失效的形式3.1磨損磨損是模具在使用過程中，模膛表面與金屬坯料接觸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，模膛表面金屬逐漸被磨蝕的現(xiàn)象。一般表現(xiàn)為刃口鈍化、棱角變圓、平面下陷、表面溝痕、剝落黏模等。而磨損的部位主要出現(xiàn)在模膛金屬流動(dòng)劇烈的轉(zhuǎn)角處和飛邊槽橋部，據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具因磨損而報(bào)廢的約占報(bào)廢總數(shù)的70%左右。一般磨損失效可分為以下兒種形式：(1)疲勞磨損一模膵?表面與變形

4、金屬表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)吋，在機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力的作用下，使模膛表面金屬疲勞脫落的現(xiàn)象。(2)氣蝕磨損一金屬表面的氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象。(3)沖蝕磨損一液體和固體微小顆粒高速落到模具表面，反復(fù)沖擊模具表面，使模具表面局部材料損失，形成麻點(diǎn)和I叫坑的現(xiàn)象。(4)腐蝕磨損一在摩擦過程中，模具表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力的機(jī)械作用，引起表面材料脫落的現(xiàn)象。(5)磨粒磨損一硬質(zhì)顆粒存在毛坯與模具接觸表面Z間，刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落的現(xiàn)象。(6)粘著磨損一毛坯與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)吋，由于表面凹凸不

5、平，粘著的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂，使模具表面材料轉(zhuǎn)移到毛坯上或脫落的現(xiàn)象。磨損情況很復(fù)雜，模具與坯料相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，磨損一般不只是以一種形式存在，往往是多種形式并存的，并且Z間相互影響。3.2塑性變形模膛與金屬壞料發(fā)生接觸時(shí)，某些部位因溫度急劇升高而軟化或模膛本身強(qiáng)度不足，使其在較高的應(yīng)力作用下發(fā)生塑性變形，從而改變了模具的兒何形狀或尺寸，如模膛塌陷、模膛側(cè)壁擴(kuò)展、凸臺(tái)和棱角倒塌以及凸模岀現(xiàn)徹粗、縱向彎曲等，造成模具失效。模具使用過程中，模膵表面溫度往往超過熱作模具鋼的回火溫度導(dǎo)致硬度降低,模膛內(nèi)壁由于軟化而被壓塌或壓堆。模膛發(fā)生塑性變形后，不但會(huì)改變模膛尺

6、寸，影響鍛件質(zhì)量,如不及吋維修，容易使鍛件卡在模膛中。3.3機(jī)械疲勞裂紋鍛模在使用過程中，由于長期承受脈沖式負(fù)荷的作用，在應(yīng)力高度集中的部位開始出現(xiàn)微裂紋，如果繼續(xù)使用，裂紋會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展變得越來越大，形成機(jī)械疲勞裂紋。疲勞裂紋最先出現(xiàn)在模膛表面，產(chǎn)生的部位因模膛的結(jié)構(gòu)而異。當(dāng)模膛表面存在冶金缺陷或機(jī)械損傷時(shí),由于應(yīng)力集中會(huì)使機(jī)械疲勞提前發(fā)生，如過渡圓角、尖角、刀痕、溝痕和材料夾雜、嚴(yán)重偏析處。當(dāng)這些部位的應(yīng)力超過了材料的疲勞極限吋，就會(huì)產(chǎn)&機(jī)械疲勞裂紋。一般疲勞裂紋易發(fā)生在模膛的下述部位：(1)底角裂紋：出現(xiàn)在模膵底部承受較大彎曲力矩的拐角處，其伸展方

7、向與沖擊方向呈45度。(2)底部局部碎裂：由相互臨近的疲勞裂紋擴(kuò)展形成。(3)壁角裂紋：沿平行于沖擊方向伸展。(4)縱向裂紋：產(chǎn)生在屮心線平行于沖擊方向的圓截面模膛的內(nèi)壁上。(5)橫向裂紋：產(chǎn)生在縱向軸線位于分模面上的圓截面模膛表面上。裂紋伸展方向垂直于沖擊方向。(6)凸臺(tái)根部裂紋：因應(yīng)力集中和受彎曲力矩而形成，裂紋沿凸臺(tái)根部伸展。3.4熱疲勞裂紋熱疲勞是指熱鍛模具在循環(huán)熱應(yīng)力的反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞裂紋或破壞的現(xiàn)象。熱疲勞裂紋是指模膛表面在循環(huán)熱應(yīng)力的作用下產(chǎn)生循環(huán)的塑性應(yīng)變，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，導(dǎo)致表面產(chǎn)生的許多細(xì)小裂紋。熱疲勞裂紋一般分為兩種類型，

8、一種是在周期性熱負(fù)荷作用下，模膛表面因反復(fù)加熱和冷卻而引起的裂紋；另一種是因?yàn)闊釕?yīng)力和相變引起