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热锻模具的失效形式分析
来源:天津雷公焊接材料有限公司 | 作者:天津雷公焊接材料有限公司 | 发布时间: 2024-1-17 | 分享到:

热锻模具的失效形式分析






一、什么是热锻模具?

      热锻模具是热锻模中的一个类别,除此之外还包含锤锻模。热锻模具主要是用于制造高温工件的压力加工模具,例如:热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热轧锻模具等。常用的热模材料为合金模具钢,碳含量高,加入CR、W、Mo、Ba等合金元素。


二、热锻模具失效的表现形式

      锤锻模具和机锻模具是自由锻锤、模锻锤和压力机上使用的热成型模具。它们是典型的热成型模具,既承受机械负荷,又承受热负荷。机械负荷主要为冲击力和摩擦力,热负荷主要是交替加热和冷却。锻模在上述复杂条件下作业,失效形式复杂多样,它的主要失效形式包括型腔磨损、开裂、型腔表面热疲劳(热开裂)和塑性变形。


三、各种典型的热锻模失效形式及原因分析

1、磨损

      在机械负荷和热负荷的双重作用下,坯料与型腔表面产生冲击接触应力,另外,坯料及其氧化皮的高速流动与型腔表面还会产生强烈摩擦。
      磨损与模具材料、坯料类型、锻造工艺等因素有关。降低锻造温度(增加坯料的变形抗力)会急剧增加模具的磨损。受模具与坯料间隙限制的油基润滑剂燃烧时产生的爆炸影响,模具会受到侵蚀性磨损。
      故,热锻模的磨损通常与以下这些因素有关:
⑴坯料在高压荷载下与型腔表面接触时间过长,过热。
⑵低强度金相组织采用了不正确的热处理。
⑶冷却的润滑不够。
⑷模具硬度过低。
⑸锻造(坯料)的温度过低。
⑹锻造的步骤不够。
⑺模具没有足够的排气孔。
⑻型腔的复杂性。

⑼模具的表面处理。




2、开裂

      根据开裂的性质,可分为早期脆性开裂和机械疲劳开裂两种类型。模具的早期脆性开裂通常发生在模具第一次使用时,有时只锤击一次就会发生断裂。断裂的外观特征是从断裂源开始,裂纹呈人字形图案向外扩展。模具的机械疲劳开裂是模具多次锻造后的断裂。其宏观和微观断裂也具有一般疲劳断裂的特点,但宏观断裂上的裂纹扩展区一般较小。
      模具开裂的主要原因有七个,分别如下:
⑴模具过载(如被加工材料温度过低)。
⑵模具预热温度过低或不预热。
⑶冷却剂/润滑剂过量。
⑷不合理的模具结构设计而导致应力集中。
⑸冶金质量不高或锻件质量缺陷。
⑹热处理缺陷和模具机加工缺陷。
⑺模具安装不当等。
所有这些因素都会导致裂纹萌生,并导致早期断裂和机械疲劳断裂。

3、热疲劳裂纹(龟裂)

      热疲劳是指在循环热应力的反复作用下产生的疲劳裂纹和损伤。热疲劳裂纹产生的主要原因是:
⑴模具型腔表面冷却过度。
⑵冷却方式不恰当。
⑶冷却剂/润滑剂的类型选择不当。
⑷模具型腔表面温度过高。
⑸模具预热不充分。
⑹模具材料选择不正确。
⑺热处理缺陷和表面处理缺陷。

4、塑性变形(塌陷)

      塑性变形通常发生在模具腔内受力大、加热温度升高的部位,如肋、凸台等凸出部位。在坯料高温变形过程中,受摩擦产生的温升影响(高于模具回火温度),模具腔降低了模具材料的屈服强度,表面产生了软化层,在软化层较深的部位,出现棱角倒塌或模具腔深处凹陷等塑性变形现象。
      锻造塑性变形的主要原因如下:
⑴坯料温度过低(导致工件材料流动应力过大)。
⑵模具钢选材不当,如模具钢热强度不足。
⑶模具温度过高。

⑷热处理工艺不当。


四、热锻模具磨损后的解决办法

      当热锻模具被磨损后,我们可以根据工件的实际情况制定相应的堆焊方案,来恢复其原有的尺寸和性能;具体堆焊工艺如下:

1、焊接前的准备

(1)去除工件的油锈和缺陷(可通过探伤了解工件表面的裂纹和凹坑)。
(2)根据工件的情况制定热处理方案。

2、推荐耐磨焊丝型号

(1)焊丝:LQ439   直径1.6/1.2mm

(2)主要特征:耐磨料磨损和耐金属间磨损性能较好并且具有焊接飞溅小、成型好、易脱渣、抗气孔性能优良等特点。





3、焊接时的注意事项

(1)注意控制好焊接参数,如电流,电压,焊接速度等。
(2)控制好层间温度(一般来讲,层间温度不得低于预热时的温度)。
   注意:此堆焊工艺方案仅供我公司焊丝客户参考,焊丝用户需根据实际情况进行工艺实验并对其有效性进行评估。



以上内容由耐磨药芯焊丝生产厂家天津雷公焊接材料有限公司编辑  咨询电话:18202593233



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