模具工作部位和被加工材料之間發(fā)生相對運動而產(chǎn)生的摩擦,使模具表面磨損、尺寸超差、表面拉傷的熱磨損;環(huán)境溫度發(fā)生周期性變化的條件下,如反復急冷急熱且速度快的壓鑄模、鍛模,工作模具表面出現(xiàn)的網(wǎng)狀裂紋的熱疲勞;高溫下被加熱的毛坯反復與模具的型腔長期接觸,當表面的溫度高于模具的最終回火或化學熱處理的溫度時,模具的硬度下降,使模具發(fā)生軟化而產(chǎn)生塑性變形;材料本身的承載能力不足以抵抗工作載荷而出現(xiàn)的脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂、腐蝕斷裂的斷裂失效。除此以外還有因設計不當(圓角、寬度和厚度)、使用不當(預熱、潤滑)、材料缺陷(夾雜、熱處理)、制造不合理(加工、表面處理)等原因造成的早起失效。
熱磨損是熱作模具的主要失效形式,對模具使用壽命的危害比較大。熱磨損是被紅熱的工件氧化、紅熱工件和模具摩擦得不到及時潤滑產(chǎn)生的。工件的溫度越高,模具溫度越高、氧化越嚴重、模具型腔表面層被回火軟化越嚴重、隨之硬度下降越嚴重,這些過程加劇模具的磨損。通過多年的生產(chǎn)試驗認為,熱作模具表面氮化是克服熱磨損的重要且唯一的手段。熱作模具表面氮化,不但能夠克服熱磨損,還能有效地防止熱疲勞,提高模具使用壽命,值得應用。
熱作模具主要包括熱鍛模、熱沖裁模、熱擠壓模、壓鑄模等。熱作模具工作時承受很大的沖擊載荷、強烈的摩擦,以及劇烈的冷熱循環(huán)引起的熱應力和高溫氧化等,常出現(xiàn)變形及塌陷、斷裂、熱疲勞、熱磨損和腐蝕等失效形式。
斷裂是指在材料本身承載能力不足以抵抗工作載荷而出現(xiàn)失穩(wěn)態(tài)下的材料開裂,包括脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂和腐蝕斷裂。
引起早期斷裂原因主要有:鍛壓操作失誤,引起模具過載;模具加工質(zhì)量不佳,降低了承載能力;模具設計不合理,產(chǎn)生應力集中;模具選材不當;模具熱處理不當?shù)取?/span>
熱作模具鋼廠熱擠壓沖頭、熱錘鍛模(燕尾部)及模具凸起部位、根部等易出現(xiàn)斷裂失效。疲勞斷裂是指在較高循環(huán)應力作用下,在模具型腔表面萌生疲勞裂紋并擴展,最后發(fā)生失穩(wěn)擴展造成斷裂失效。
熱作模具鋼廠