车轮锻造模具的失效是什么?

2020-03-21 00:00:00 5

       所谓锻模失效是指锻模出现了不能通过修理手段恢复其使用功能的损伤,即造成了通常所说的锻模的损坏或报废。由于热锻模具的模膛起着成形锻件的功能,它直接与炽热的坯料接触, 承受脉冲式热负荷的作用,并承受锻压设备施加的高能量冲击载荷和毛坯金属流动冲刷以及润滑剂等环境介质的作用,在模具的冶金和加工质量正常及规范操作情况下,锻模的损坏或报废绝大多数都发生在模膛部分,因此,锻模的失效主要是模膛出现了不能通过修理手段恢复其生产合格锻件功能所致。

       锻模失效主要是机械负荷和热负荷作用的结果,二者所引起的失效形式各有其特点。

起重机车轮|锻造车轮|轨道轮|行车轮|车轮锻件

1.机械负荷引起的锻模失效

       尽管模具的强度和硬度都很高,但它不是刚性的,而是具有有限的弹性模量和屈服强度.因此,实际的模具模膛在高温和高压反复作用下,总是会由于弹性挠曲而变形,如果超过临界载荷, 也会产生塑性流动,造成磨损、机械疲劳,甚至模膛塌陷。即机械负荷引起锻模机械疲劳(裂纹)、 机械磨损和塑性变形三种失效形式。在非正常操作情况下,锻模还会发生因机械负荷造成的脆性破裂。

2.热负荷引起的锻模失效

       上下模具与炽热的锻件毛坯之间的接触是大面积的密切接触,在高温大变形量变形时,如果润滑膜破裂,工件变形产生的新鲜金属表面容易与模具模膛表面构成分子之间的相互吸引,会造 成巨大的摩擦磨损和模具与毛坯的粘着损坏。

       另外,由于热负荷脉冲式的加载和卸载,会引起冷热疲劳(裂纹)、相变(裂纹)、回火失效(磨损和塑性变形).

起重机车轮|锻造车轮|轨道轮|行车轮|车轮锻件

3.引起锻模失效原因的复杂性

       如上所述,锻模的失效主要是模膛出现了不能通过修理手段恢复其生产合格锻件功能所造成的。模膛失效虽然只是模膛表面极薄一层材料的现象,由于模膛的工作环境和受力条件非常复杂,影响其失效的主要因素有锻造载荷及其性质、金属滑移速度、模具温度及其变化、润滑剂及 其特性、环境介质、模具的结构设计和表面粗糙度、锻件材料类型、组织结构和性能等,它们涉及固体力学、润滑力学、表面物理、表面化学、冶金学、材料学和机械学等学科。所谓机械负荷引起 的锻模失效与热负荷引起的锻模失效,只是为了分析锻模失效原因方便而采用的单因素分析方法,实际上,锻模失效是这些因素综合作用的结果。

       在锻模正常失效模式(磨蚀、热疲劳裂纹、机械疲劳裂纹、粘着和塑性变形等)中,每种失效模 式并不是独立发生、发展和孤立存在的。由于热锻模具的工作条件十分复杂,在一副模具上往往会出现多种形式的损伤。这些损伤往往互相作用与促进,会加速锻模的失效进程。例如,磨蚀的沟痕既可以成为机械疲劳断裂的裂纹源,加速疲劳裂纹的萌生和发展,也可以由于应力集中成为 脆性断裂的起点。冷热疲劳裂纹或机械疲劳裂纹也会加速锻模的磨蚀和脆性断裂。因此,具体锻模的失效往往很难区分是哪一种因素单独作用的结果,而常常是各种因素互为因果关系。