一、工模具工作表(biao)面的(de)磨損


由于不銹鋼管熱擠壓時,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(mo)具的邊緣(yuan)部分(fen)(fen)要比其他部分(fen)(fen)受到更強烈的加熱(re)和磨損,在(zai)高(gao)的擠壓(ya)(ya)力的作用下,引起迅速磨損,或將棱緣(yuan)部分(fen)(fen)壓(ya)(ya)塌,并改變其尺寸。


2. 模(mo)具表(biao)面(mian)在(zai)強烈(lie)的(de)機(ji)械(xie)負荷和高溫(wen)熱效應(ying)的(de)共(gong)同作用下,導致(zhi)模(mo)具表(biao)面(mian)層金屬的(de)變形(xing),并引(yin)起(qi)氧化。在(zai)氧化磨損的(de)情況下,鋼的(de)耐磨性取決于磨損時金屬的(de)塑性變形(xing)能力、氧化速(su)度以及(ji)氧化鐵皮(氧化膜)的(de)性質。


3. 在(zai)熱(re)磨損的情況下(xia),模(mo)具(ju)部分(fen)金屬(shu)(shu)軟化,與被擠壓(ya)金屬(shu)(shu)接觸咬合揉(rou)皺或熔化,導致(zhi)模(mo)具(ju)表面的破壞。在(zai)此類磨損形式(shi)下(xia),金屬(shu)(shu)的耐磨性(xing)(xing)主要(yao)取決(jue)于(yu)摩擦(ca)溫度、材(cai)料的耐熱(re)性(xing)(xing)以及金屬(shu)(shu)對接觸咬合的敏感(gan)性(xing)(xing)。


二、工模具(ju)工作(zuo)表面的(de)裂(lie)紋(wen)


不銹鋼管(guan)擠壓工模具表面的(de)(de)網狀(zhuang)裂紋(也稱熱(re)裂紋),是由(you)于(yu)周期性變化的(de)(de)加熱(re)和(he)(he)冷(leng)卻,在(zai)金屬(shu)中產生(sheng)(sheng)熱(re)應力和(he)(he)結(jie)構應力所致。這種裂紋的(de)(de)產生(sheng)(sheng)原因如下:


 1. 工模(mo)具(ju)與加(jia)熱(re)(re)的(de)坯(pi)料接觸(chu),將模(mo)具(ju)表面加(jia)熱(re)(re)到(dao)高溫,隨后又快速冷卻,導致在(zai)模(mo)具(ju)材料內產生周期性交替膨脹和壓縮的(de)正/負(fu)熱(re)(re)應(ying)力,久而久之引起金屬的(de)熱(re)(re)疲勞,從(cong)而在(zai)模(mo)具(ju)表面產生網狀裂(lie)紋。


 2. 當模具(ju)表面(mian)的(de)金屬被加熱到(dao)臨(lin)界(jie)點以上(shang)時,在金屬中產生結構應力(li)--組織應力(li),同時導致網狀(zhuang)裂紋的(de)產生。


 3. 模(mo)具(ju)材料由于相變而產(chan)生體積變化,導致內部產(chan)生結構應力,在(zai)結構應力和熱應力的(de)共同作用下,形成了表面(mian)的(de)網狀熱裂紋(wen)。模(mo)具(ju)表面(mian)網狀熱裂紋(wen)逐漸擴大(da),并(bing)在(zai)擠壓時又不斷(duan)地被(bei)金屬(shu)所(suo)充填,導致了擠壓模(mo)具(ju)的(de)破(po)壞。


 4. 必須指出,鎢鋼(gang)、鉻(ge)一碳鋼(gang)和鉬合金鋼(gang)形成熱裂(lie)紋的(de)(de)傾向性比(bi)較小(xiao),這(zhe)是由于這(zhe)類鋼(gang)具有較高(gao)的(de)(de)耐熱性,良好(hao)的(de)(de)疲(pi)勞強度和最(zui)小(xiao)的(de)(de)塑性變(bian)形,從(cong)而提高(gao)了擠(ji)壓模具的(de)(de)使用壽命。


三、工模具的脆性破壞(huai)


在(zai)多數情況下,不(bu)銹(xiu)鋼管擠壓工(gong)模具的(de)脆性(xing)破壞與存在(zai)尖銳的(de)過渡斷面(mian)有關。其原因是:


1. 在快(kuai)速(su)交替的(de)加(jia)熱(re)與冷卻的(de)情況下,尖銳的(de)過(guo)渡斷面(mian)將成為應(ying)力(li)(li)集中(zhong)的(de)“策(ce)源地”。局部應(ying)力(li)(li)集中(zhong)連同沖擊性的(de)外加(jia)負荷的(de)數值,往往要(yao)超過(guo)工(gong)(gong)模具材料的(de)強度極(ji)限,從而導致(zhi)工(gong)(gong)模具的(de)脆性破壞。


2. 擠壓工模(mo)具(ju)(ju)的脆(cui)性破壞,尤其是(shi)大(da)斷面的工模(mo)具(ju)(ju)的脆(cui)性破壞,往(wang)往(wang)是(shi)由于工模(mo)具(ju)(ju)用水(shui)冷卻的結(jie)果。


四、擠壓(ya)工(gong)模具的(de)(de)塑(su)性破壞-擠壓(ya)筒和套筒的(de)(de)彈一塑(su)性變形


 在強化工作(zuo)的(de)條件下內(nei)套(tao)(tao)筒(tong)的(de)內(nei)表面金(jin)屬被(bei)(bei)壓入模座的(de)閉(bi)鎖區。擠(ji)壓時(shi),內(nei)套(tao)(tao)筒(tong)逐漸被(bei)(bei)擠(ji)出(外圓被(bei)(bei)鐓(dui)粗)。換擠(ji)壓筒(tong)時(shi),可以發現擠(ji)壓筒(tong)內(nei)部(bu)配合擴大。因此,為確定熱裝的(de)公盈(ying)量,采用內(nei)徑規測(ce)量中套(tao)(tao)或擠(ji)壓筒(tong)內(nei)孔(kong)。擠(ji)壓筒(tong)一套(tao)(tao)筒(tong)的(de)殘余(yu)變(bian)形會導致其(qi)塑性破(po)壞。


 設(she)計(ji)擠壓筒(tong)時,通過分析擠壓簡的工況(kuang)條件,可以確定(ding)擠壓筒(tong)內(nei)套筒(tong)中的內(nei)壓力值(zhi)。在這(zhe)個內(nei)壓力的作用(yong)下,擠壓筒(tong)可能發生(sheng)彈(dan)一塑性變形。


 擠壓筒(tong)一(yi)套筒(tong)系統可(ke)能(neng)有三(san)種變(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)態:彈性(xing)變(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)態,彈一(yi)塑性(xing)變(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)態和塑性(xing)變(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)態。可(ke)以(yi)通過計算塑性(xing)半徑值判別其屬于(yu)何種變(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)態。


 在擠壓筒(tong)和套筒(tong)的(de)(de)半(ban)徑(jing)尺寸已定的(de)(de)情況(kuang)下,可(ke)以(yi)根據擠壓筒(tong)和套筒(tong)的(de)(de)材料,按照M.R.Horme公式確定其各個區域(yu)的(de)(de)內應力。求(qiu)出(chu)塑性半(ban)徑(jing)值(zhi)取決于套筒(tong)熱(re)裝(zhuang)入擠壓筒(tong)時的(de)(de)實際公盈值(zhi)。


 上述擠壓(ya)簡(jian)一(yi)套筒系統(tong)的(de)計算結(jie)果,給(gei)出了應力沿(yan)擠壓(ya)簡(jian)斷面分布的(de)完整(zheng)概念(nian)。在設計擠壓(ya)筒時,應進行這項工(gong)作(zuo)。