一、工(gong)(gong)模具(ju)工(gong)(gong)作表面的磨損


由于不銹(xiu)鋼管(guan)熱擠壓時,參與金屬變形的模具工作表面承受高溫坯料的強烈摩擦,并作用有極大的單位壓力,致使模具表面造成磨損。磨損的特點如下:


1. 模具的(de)邊緣部分要比其他部分受(shou)到更強烈的(de)加(jia)熱和磨損,在高(gao)的(de)擠壓力的(de)作用(yong)下,引(yin)起迅速磨損,或(huo)將棱緣部分壓塌(ta),并(bing)改變其尺寸。


2. 模具(ju)表(biao)面在(zai)強烈(lie)的(de)(de)(de)機械負荷和(he)高溫熱效應的(de)(de)(de)共同作用(yong)下(xia),導(dao)致(zhi)模具(ju)表(biao)面層金屬的(de)(de)(de)變(bian)形,并(bing)引起氧化。在(zai)氧化磨損(sun)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),鋼的(de)(de)(de)耐磨性(xing)(xing)取(qu)決于(yu)磨損(sun)時金屬的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)變(bian)形能力、氧化速度以及氧化鐵皮(氧化膜)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)質。


3. 在(zai)熱磨損(sun)的情(qing)況下(xia),模具部分金(jin)屬軟(ruan)化,與被擠壓金(jin)屬接觸(chu)咬合揉皺或熔化,導致(zhi)模具表(biao)面的破壞。在(zai)此類磨損(sun)形式下(xia),金(jin)屬的耐磨性(xing)(xing)主要取決于摩(mo)擦溫(wen)度、材(cai)料的耐熱性(xing)(xing)以及(ji)金(jin)屬對接觸(chu)咬合的敏感性(xing)(xing)。


二、工模具工作表面的裂紋


不銹(xiu)鋼管(guan)擠(ji)壓(ya)工模具表面的(de)網狀裂紋(也稱熱裂紋),是由于周(zhou)期性變(bian)化的(de)加熱和冷卻(que),在金屬中產生(sheng)熱應力和結構應力所致(zhi)。這種裂紋的(de)產生(sheng)原(yuan)因如(ru)下:


 1. 工模(mo)具與加(jia)熱(re)的坯料(liao)接觸(chu),將模(mo)具表(biao)面(mian)加(jia)熱(re)到(dao)高溫,隨后(hou)又快(kuai)速冷(leng)卻,導致在模(mo)具材(cai)料(liao)內(nei)產生(sheng)周期性交(jiao)替膨脹和壓縮的正/負熱(re)應力(li),久而久之(zhi)引起金(jin)屬的熱(re)疲勞(lao),從而在模(mo)具表(biao)面(mian)產生(sheng)網狀裂紋。


 2. 當模具表(biao)面的金(jin)屬被加熱到臨界點以上(shang)時,在金(jin)屬中(zhong)產生(sheng)結構應力(li)(li)--組織應力(li)(li),同時導致網狀(zhuang)裂紋的產生(sheng)。


 3. 模具材料由于相變而產(chan)(chan)生體積變化(hua),導致內部產(chan)(chan)生結(jie)構應(ying)力(li),在結(jie)構應(ying)力(li)和熱應(ying)力(li)的(de)共同作(zuo)用(yong)下,形成了表面(mian)的(de)網狀熱裂(lie)紋。模具表面(mian)網狀熱裂(lie)紋逐漸擴大,并在擠壓時又(you)不斷地被金(jin)屬所充填,導致了擠壓模具的(de)破壞(huai)。


 4. 必須(xu)指出,鎢(wu)鋼(gang)、鉻一碳鋼(gang)和(he)(he)鉬合金鋼(gang)形成熱裂紋(wen)的(de)傾向性比較小(xiao),這是由于這類(lei)鋼(gang)具有較高的(de)耐熱性,良好的(de)疲(pi)勞(lao)強(qiang)度和(he)(he)最小(xiao)的(de)塑性變形,從而提高了擠壓模具的(de)使(shi)用壽(shou)命。


三、工模具的脆性破(po)壞(huai)


在多數情況下,不銹鋼管擠壓工模具的脆性破壞與存(cun)在尖銳(rui)的過渡斷面有關。其原因(yin)是:


1. 在(zai)快速交替的(de)加熱與冷卻(que)的(de)情況下,尖銳的(de)過渡斷面將成為應力集中的(de)“策源地”。局部應力集中連同沖擊性的(de)外(wai)加負荷(he)的(de)數值(zhi),往往要超過工模(mo)(mo)具材料(liao)的(de)強(qiang)度極限,從而(er)導致工模(mo)(mo)具的(de)脆性破壞。


2. 擠壓工模(mo)(mo)具的脆性破壞,尤其是(shi)大斷面的工模(mo)(mo)具的脆性破壞,往往是(shi)由于工模(mo)(mo)具用水冷卻的結果。


四、擠(ji)壓工(gong)模具(ju)的塑性破(po)壞-擠(ji)壓筒(tong)和套筒(tong)的彈一塑性變形


 在強化工作的條件下內套筒(tong)(tong)(tong)(tong)的內表面金屬被(bei)壓(ya)(ya)入(ru)模座的閉鎖區。擠壓(ya)(ya)時,內套筒(tong)(tong)(tong)(tong)逐漸被(bei)擠出(外圓(yuan)被(bei)鐓粗)。換(huan)擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)(tong)(tong)時,可(ke)以發現(xian)擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)(tong)(tong)內部配合(he)擴(kuo)大。因(yin)此,為(wei)確(que)定熱裝(zhuang)的公(gong)盈量,采用內徑規(gui)測(ce)量中套或擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)(tong)(tong)內孔。擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)(tong)(tong)一套筒(tong)(tong)(tong)(tong)的殘(can)余(yu)變形會(hui)導(dao)致(zhi)其(qi)塑(su)性破壞。


 設計擠壓(ya)(ya)筒時,通過分析擠壓(ya)(ya)簡的(de)工(gong)況條件,可(ke)以確定擠壓(ya)(ya)筒內套(tao)筒中(zhong)的(de)內壓(ya)(ya)力值。在這個內壓(ya)(ya)力的(de)作用下,擠壓(ya)(ya)筒可(ke)能發生(sheng)彈(dan)一塑性變形。


 擠壓筒一套筒系統可能有(you)三(san)種變(bian)(bian)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)態:彈性(xing)變(bian)(bian)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)態,彈一塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)態和塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)態。可以通過計算(suan)塑性(xing)半徑值判別(bie)其屬(shu)于何種變(bian)(bian)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)態。


 在擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)和套筒(tong)(tong)的(de)(de)半徑尺寸已(yi)定(ding)的(de)(de)情況(kuang)下,可以根(gen)據擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)和套筒(tong)(tong)的(de)(de)材料,按照M.R.Horme公式確(que)定(ding)其各個(ge)區域的(de)(de)內應力。求出塑性(xing)半徑值取決(jue)于套筒(tong)(tong)熱裝(zhuang)入擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)時的(de)(de)實際公盈值。


 上述(shu)擠壓(ya)簡一套筒系統的計算(suan)結果,給(gei)出了(le)應(ying)力沿擠壓(ya)簡斷面分布的完整概(gai)念。在設計擠壓(ya)筒時(shi),應(ying)進行這項工作(zuo)。