一、工模具工作表面(mian)的磨損


由于不銹鋼(gang)管熱擠壓時,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(bian)緣(yuan)部(bu)分要比其他部(bu)分受到(dao)更強烈(lie)的(de)加熱(re)和磨(mo)損(sun),在高的(de)擠壓力的(de)作用下,引起迅速磨(mo)損(sun),或(huo)將(jiang)棱緣(yuan)部(bu)分壓塌,并改變(bian)其尺(chi)寸。


2. 模具表面在強烈的(de)機械負荷和高溫(wen)熱效應的(de)共同作用下,導(dao)致模具表面層金(jin)屬的(de)變(bian)形,并引起氧(yang)化。在氧(yang)化磨(mo)損(sun)的(de)情況下,鋼的(de)耐(nai)磨(mo)性(xing)取決于磨(mo)損(sun)時金(jin)屬的(de)塑性(xing)變(bian)形能(neng)力、氧(yang)化速度以及(ji)氧(yang)化鐵皮(pi)(氧(yang)化膜)的(de)性(xing)質。


3. 在(zai)熱(re)磨(mo)(mo)(mo)損的(de)情況(kuang)下,模具部分金(jin)屬軟化(hua),與被擠壓(ya)金(jin)屬接觸(chu)咬(yao)合揉皺(zhou)或熔化(hua),導致(zhi)模具表面的(de)破壞。在(zai)此(ci)類(lei)磨(mo)(mo)(mo)損形式下,金(jin)屬的(de)耐(nai)磨(mo)(mo)(mo)性(xing)主要取決(jue)于摩擦(ca)溫(wen)度、材(cai)料的(de)耐(nai)熱(re)性(xing)以(yi)及金(jin)屬對接觸(chu)咬(yao)合的(de)敏感(gan)性(xing)。


二、工模具工作表面的裂紋


不銹鋼(gang)管擠(ji)壓工模具表面的(de)網狀裂紋(也稱熱(re)裂紋),是由于周期性變化的(de)加熱(re)和(he)冷卻(que),在金屬中(zhong)產生熱(re)應力和(he)結構應力所致(zhi)。這種裂紋的(de)產生原(yuan)因如下:


 1. 工(gong)模具與加熱的(de)坯料(liao)接觸(chu),將模具表面加熱到高溫(wen),隨后(hou)又快速冷卻,導致在模具材料(liao)內產(chan)生周期(qi)性交替(ti)膨(peng)脹(zhang)和(he)壓縮的(de)正/負熱應力(li),久(jiu)而(er)久(jiu)之引起(qi)金屬(shu)的(de)熱疲(pi)勞,從(cong)而(er)在模具表面產(chan)生網狀裂(lie)紋。


 2. 當模具表面的(de)(de)金(jin)屬被加熱到臨界點以上時,在金(jin)屬中(zhong)產生結構(gou)應力--組織應力,同(tong)時導致網狀裂紋的(de)(de)產生。


 3. 模(mo)具材(cai)料由于相變而產生(sheng)(sheng)體(ti)積變化,導致(zhi)內部產生(sheng)(sheng)結構(gou)(gou)應(ying)(ying)(ying)力(li),在結構(gou)(gou)應(ying)(ying)(ying)力(li)和(he)熱應(ying)(ying)(ying)力(li)的共同(tong)作(zuo)用下,形(xing)成了表(biao)面(mian)的網(wang)狀熱裂紋。模(mo)具表(biao)面(mian)網(wang)狀熱裂紋逐漸擴大,并在擠(ji)(ji)壓(ya)時又不斷地被金屬(shu)所充(chong)填(tian),導致(zhi)了擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)具的破壞。


 4. 必(bi)須指出,鎢鋼、鉻一碳鋼和鉬合(he)金鋼形(xing)(xing)成熱(re)裂紋的(de)(de)傾向(xiang)性(xing)比較小(xiao),這是由于這類鋼具有(you)較高的(de)(de)耐熱(re)性(xing),良好的(de)(de)疲(pi)勞(lao)強度和最小(xiao)的(de)(de)塑性(xing)變形(xing)(xing),從而提高了擠(ji)壓模具的(de)(de)使用(yong)壽命。


三、工模具的(de)脆性破壞


在多數情況下(xia),不(bu)銹鋼管(guan)擠壓工模(mo)具的(de)脆性破壞與存在尖(jian)銳的(de)過渡斷面(mian)有關。其(qi)原(yuan)因是:


1. 在(zai)快速交替的(de)(de)加(jia)熱與冷卻的(de)(de)情況下,尖銳的(de)(de)過(guo)渡斷(duan)面將成為應力(li)集(ji)中的(de)(de)“策源地”。局部應力(li)集(ji)中連同(tong)沖擊性的(de)(de)外(wai)加(jia)負荷的(de)(de)數值,往往要超過(guo)工模具材(cai)料(liao)的(de)(de)強度極(ji)限,從而導(dao)致工模具的(de)(de)脆性破(po)壞。


2. 擠壓工模(mo)具(ju)的(de)脆(cui)(cui)性破壞(huai)(huai),尤其是大斷面的(de)工模(mo)具(ju)的(de)脆(cui)(cui)性破壞(huai)(huai),往(wang)往(wang)是由于工模(mo)具(ju)用水(shui)冷(leng)卻的(de)結果(guo)。


四、擠壓工(gong)模具的塑性破(po)壞-擠壓筒和套筒的彈一塑性變形


 在強化工(gong)作的(de)條件下內(nei)套(tao)筒(tong)(tong)的(de)內(nei)表(biao)面金(jin)屬被(bei)壓(ya)入模(mo)座的(de)閉鎖區。擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi),內(nei)套(tao)筒(tong)(tong)逐漸被(bei)擠(ji)(ji)出(chu)(外(wai)圓被(bei)鐓粗)。換(huan)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)時(shi),可以發現擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內(nei)部配合擴大。因此(ci),為(wei)確(que)定熱裝的(de)公(gong)盈(ying)量,采用內(nei)徑(jing)規測量中套(tao)或擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內(nei)孔(kong)。擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)一套(tao)筒(tong)(tong)的(de)殘余變形會導致其塑性破(po)壞。


 設計擠(ji)壓(ya)筒時,通過(guo)分析擠(ji)壓(ya)簡的(de)(de)工(gong)況(kuang)條件,可以確定擠(ji)壓(ya)筒內(nei)套筒中的(de)(de)內(nei)壓(ya)力值。在(zai)這個內(nei)壓(ya)力的(de)(de)作用下,擠(ji)壓(ya)筒可能發生彈(dan)一(yi)塑性(xing)變(bian)形。


 擠壓筒一套(tao)筒系統(tong)可能有三種(zhong)變形狀態(tai):彈性(xing)(xing)變形狀態(tai),彈一塑性(xing)(xing)變形狀態(tai)和塑性(xing)(xing)變形狀態(tai)。可以通過計算(suan)塑性(xing)(xing)半徑值(zhi)判別其屬于(yu)何種(zhong)變形狀態(tai)。


 在擠(ji)壓筒(tong)和套筒(tong)的半(ban)徑尺寸(cun)已定的情況下,可以根據擠(ji)壓筒(tong)和套筒(tong)的材料,按照(zhao)M.R.Horme公式確定其各個區(qu)域的內(nei)應(ying)力。求出(chu)塑性半(ban)徑值(zhi)取決于套筒(tong)熱裝入擠(ji)壓筒(tong)時的實際(ji)公盈(ying)值(zhi)。


 上述擠壓(ya)簡一套筒系(xi)統的計算結果,給出了(le)應(ying)力沿擠壓(ya)簡斷面分布的完整概念。在(zai)設計擠壓(ya)筒時,應(ying)進行這項工作(zuo)。