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熱鍛模具失效的統計數據及其規律

 

坎內潘(Kannappan)對德國20個企業所使用的鍛錘和壓力機鍛模共160種、2300個不同模具模膛的損壞情況的進行了統計,得出如下規律:
1)磨損失效所占比較最大
在四種失效類型中,磨損失效所占比例最大,約占70%;其次是機械疲勞裂紋,占25%;冷熱疲勞裂紋和塑性變形較少,二者約占5%
而在以磨蝕而報廢的鍛模中,因外圓角磨鈍和模膛側壁擴展而導致模具報廢的數量分別約占全部報廢鍛模數量的40%和20%。其他損壞模式所占的數量均較少。以磨蝕而報廢鍛模的各種損壞模式按照如下順序遞減:外圓角磨鈍—模膛側壁擴展—凹抗—折皺。
2)底角裂紋導致模具報廢是機械疲勞裂紋的主要表現形式
在以機械疲勞裂紋而報廢的鍛模中,因底角裂紋而導致模具報廢的數量約占全部報廢鍛模數量的20%;包括冷熱疲勞裂紋失效在內的其他損壞模式的總和約占10%。
以機械疲勞裂紋而報廢鍛模的各種損壞模式按照如下順序遞減:底角裂紋—縱向裂紋—底部局部碎裂—壁角裂紋—凸臺根部裂紋—橫向裂紋。
3)鍛模不同失效模式的壽命比較
當鍛模以模膛擴展模式報廢時,模具壽命最高;依次是外圓角磨損、凹坑、底角裂紋;當鍛模以熱裂紋和折皺報廢時,壽命最低。
4)鍛模結構與鍛模失效模式的關系
當鍛模結構或鍛件類型不同時,鍛模的主要失效模式也不同。對于具有凸臺肋、輻條和展寬結構的鍛模,主要失效模式是裂紋;對于軸類和平面結構的鍛模,其主要失效模式是磨蝕。
5)鍛模的失效模式與鍛造環境有關
在鍛模的所有失效類型中因冷熱疲勞裂紋失效、塑性變形失效和脆性斷裂失效的鍛模數量較低。但在高溫合金、鈦合金和鋁合金等特殊材料的鍛件生產中,由于鍛造載荷大和模具溫度高以及金屬化學性質活潑等原因,鍛模的粘著和塑性變形失效明顯增加。
顯然,改善潤滑和隔熱條件及提高模具預熱溫度,杜絕模膛表面馬氏體相變和回火,使金屬均勻、平衡流動,降低變形抗力、減少滑移量和滑移速度是減少模具磨損、提高其壽命的重要措施。

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