車(chē)輪鍛造模具的失效是什么?
所謂鍛模失效是指鍛模出現(xiàn)了不能通過(guò)修理手段恢復(fù)其使用功能的損傷,即造成了通常所說(shuō)的鍛模的損壞或報(bào)廢。由于熱鍛模具的模膛起著成形鍛件的功能,它直接與熾熱的坯料接觸, 承受脈沖式熱負(fù)荷的作用,并承受鍛壓設(shè)備施加的高能量沖擊載荷和毛坯金屬流動(dòng)沖刷以及潤(rùn)滑劑等環(huán)境介質(zhì)的作用,在模具的冶金和加工質(zhì)量正常及規(guī)范操作情況下,鍛模的損壞或報(bào)廢絕大多數(shù)都發(fā)生在模膛部分,因此,鍛模的失效主要是模膛出現(xiàn)了不能通過(guò)修理手段恢復(fù)其生產(chǎn)合格鍛件功能所致。
鍛模失效主要是機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷作用的結(jié)果,二者所引起的失效形式各有其特點(diǎn)。
1.機(jī)械負(fù)荷引起的鍛模失效
盡管模具的強(qiáng)度和硬度都很高,但它不是剛性的,而是具有有限的彈性模量和屈服強(qiáng)度.因此,實(shí)際的模具模膛在高溫和高壓反復(fù)作用下,總是會(huì)由于彈性撓曲而變形,如果超過(guò)臨界載荷, 也會(huì)產(chǎn)生塑性流動(dòng),造成磨損、機(jī)械疲勞,甚至模膛塌陷。即機(jī)械負(fù)荷引起鍛模機(jī)械疲勞(裂紋)、 機(jī)械磨損和塑性變形三種失效形式。在非正常操作情況下,鍛模還會(huì)發(fā)生因機(jī)械負(fù)荷造成的脆性破裂。
2.熱負(fù)荷引起的鍛模失效
上下模具與熾熱的鍛件毛坯之間的接觸是大面積的密切接觸,在高溫大變形量變形時(shí),如果潤(rùn)滑膜破裂,工件變形產(chǎn)生的新鮮金屬表面容易與模具模膛表面構(gòu)成分子之間的相互吸引,會(huì)造 成巨大的摩擦磨損和模具與毛坯的粘著損壞。
另外,由于熱負(fù)荷脈沖式的加載和卸載,會(huì)引起冷熱疲勞(裂紋)、相變(裂紋)、回火失效(磨損和塑性變形).
3.引起鍛模失效原因的復(fù)雜性
如上所述,鍛模的失效主要是模膛出現(xiàn)了不能通過(guò)修理手段恢復(fù)其生產(chǎn)合格鍛件功能所造成的。模膛失效雖然只是模膛表面極薄一層材料的現(xiàn)象,由于模膛的工作環(huán)境和受力條件非常復(fù)雜,影響其失效的主要因素有鍛造載荷及其性質(zhì)、金屬滑移速度、模具溫度及其變化、潤(rùn)滑劑及 其特性、環(huán)境介質(zhì)、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和表面粗糙度、鍛件材料類(lèi)型、組織結(jié)構(gòu)和性能等,它們涉及固體力學(xué)、潤(rùn)滑力學(xué)、表面物理、表面化學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)和機(jī)械學(xué)等學(xué)科。所謂機(jī)械負(fù)荷引起 的鍛模失效與熱負(fù)荷引起的鍛模失效,只是為了分析鍛模失效原因方便而采用的單因素分析方法,實(shí)際上,鍛模失效是這些因素綜合作用的結(jié)果。
在鍛模正常失效模式(磨蝕、熱疲勞裂紋、機(jī)械疲勞裂紋、粘著和塑性變形等)中,每種失效模 式并不是獨(dú)立發(fā)生、發(fā)展和孤立存在的。由于熱鍛模具的工作條件十分復(fù)雜,在一副模具上往往會(huì)出現(xiàn)多種形式的損傷。這些損傷往往互相作用與促進(jìn),會(huì)加速鍛模的失效進(jìn)程。例如,磨蝕的溝痕既可以成為機(jī)械疲勞斷裂的裂紋源,加速疲勞裂紋的萌生和發(fā)展,也可以由于應(yīng)力集中成為 脆性斷裂的起點(diǎn)。冷熱疲勞裂紋或機(jī)械疲勞裂紋也會(huì)加速鍛模的磨蝕和脆性斷裂。因此,具體鍛模的失效往往很難區(qū)分是哪一種因素單獨(dú)作用的結(jié)果,而常常是各種因素互為因果關(guān)系。