一(yi)、工模(mo)具工作表面(mian)的磨損
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. 模具的(de)邊緣部(bu)分(fen)要比其(qi)他部(bu)分(fen)受到更(geng)強烈的(de)加熱(re)和磨(mo)損(sun),在高的(de)擠壓力(li)的(de)作用(yong)下(xia),引起迅速磨(mo)損(sun),或(huo)將(jiang)棱緣部(bu)分(fen)壓塌,并(bing)改變(bian)其(qi)尺寸。
2. 模(mo)(mo)具(ju)表面(mian)在(zai)(zai)強烈的機械負荷和高溫熱效應的共同(tong)作(zuo)用(yong)下,導致模(mo)(mo)具(ju)表面(mian)層金屬(shu)的變形,并引起氧(yang)(yang)化(hua)。在(zai)(zai)氧(yang)(yang)化(hua)磨損的情(qing)況下,鋼的耐磨性取(qu)決(jue)于磨損時金屬(shu)的塑性變形能力、氧(yang)(yang)化(hua)速(su)度以(yi)及氧(yang)(yang)化(hua)鐵皮(氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo))的性質。
3. 在熱磨損的情況下,模具部(bu)分金屬(shu)軟(ruan)化(hua),與被(bei)擠壓金屬(shu)接觸(chu)咬合(he)揉(rou)皺或熔化(hua),導致(zhi)模具表面的破壞(huai)。在此(ci)類磨損形式下,金屬(shu)的耐磨性主要取決于摩擦溫度、材(cai)料(liao)的耐熱性以及金屬(shu)對接觸(chu)咬合(he)的敏感性。
二、工模(mo)具工作表(biao)面的裂(lie)紋(wen)
不銹鋼管擠壓工(gong)模具表面(mian)的網狀裂紋(wen)(也稱熱裂紋(wen)),是(shi)由(you)于周期(qi)性變化的加(jia)熱和冷卻,在金屬中產生熱應力(li)(li)和結構應力(li)(li)所致。這(zhe)種裂紋(wen)的產生原因如下:
1. 工模具與(yu)加熱(re)的(de)坯料(liao)接觸(chu),將模具表(biao)面(mian)加熱(re)到高(gao)溫,隨后(hou)又(you)快速冷卻(que),導致(zhi)在模具材料(liao)內(nei)產生周期性(xing)交替膨脹(zhang)和壓縮的(de)正/負熱(re)應(ying)力,久而久之引起(qi)金屬的(de)熱(re)疲勞,從而在模具表(biao)面(mian)產生網(wang)狀裂紋。
2. 當模具表(biao)面的金屬被(bei)加熱(re)到臨界點以上時,在金屬中(zhong)產生(sheng)結構應力--組(zu)織應力,同時導(dao)致網狀裂紋的產生(sheng)。
3. 模具(ju)材料由于相變(bian)而產生體(ti)積變(bian)化,導致內部產生結(jie)構應力,在結(jie)構應力和熱(re)應力的(de)(de)共同作用(yong)下(xia),形成了(le)表面(mian)的(de)(de)網狀(zhuang)熱(re)裂(lie)紋。模具(ju)表面(mian)網狀(zhuang)熱(re)裂(lie)紋逐漸(jian)擴(kuo)大,并(bing)在擠壓(ya)時(shi)又(you)不斷(duan)地被金屬(shu)所充填,導致了(le)擠壓(ya)模具(ju)的(de)(de)破壞。
4. 必須(xu)指出(chu),鎢鋼(gang)、鉻一碳鋼(gang)和鉬合金(jin)鋼(gang)形成熱裂(lie)紋的(de)(de)傾向性比較小,這(zhe)是由于這(zhe)類(lei)鋼(gang)具有(you)較高(gao)的(de)(de)耐熱性,良(liang)好(hao)的(de)(de)疲勞強度和最(zui)小的(de)(de)塑性變形,從而提高(gao)了(le)擠壓模具的(de)(de)使用壽命。
三(san)、工模具的脆性破壞
在(zai)(zai)多數(shu)情況(kuang)下(xia),不銹鋼管擠壓(ya)工(gong)模具的脆性(xing)破壞(huai)與存在(zai)(zai)尖銳的過渡斷(duan)面(mian)有關。其(qi)原因是(shi):
1. 在快(kuai)速交(jiao)替的(de)(de)加熱(re)與(yu)冷卻的(de)(de)情況下(xia),尖銳的(de)(de)過渡斷面將成(cheng)為應力集中的(de)(de)“策源地(di)”。局部應力集中連(lian)同沖(chong)擊性(xing)的(de)(de)外加負荷的(de)(de)數值,往往要超過工(gong)模(mo)具材料的(de)(de)強(qiang)度(du)極限,從而導致工(gong)模(mo)具的(de)(de)脆性(xing)破壞。
2. 擠壓工(gong)模具的(de)(de)脆(cui)性(xing)破(po)壞(huai),尤(you)其是大斷面的(de)(de)工(gong)模具的(de)(de)脆(cui)性(xing)破(po)壞(huai),往往是由(you)于工(gong)模具用水冷卻的(de)(de)結(jie)果(guo)。
四(si)、擠(ji)壓(ya)工模具的塑(su)性(xing)破(po)壞-擠(ji)壓(ya)筒(tong)和套(tao)筒(tong)的彈(dan)一塑(su)性(xing)變形(xing)
在(zai)強化工作的(de)條件下內(nei)(nei)套筒(tong)的(de)內(nei)(nei)表面金屬被壓(ya)(ya)(ya)入模座的(de)閉鎖區。擠壓(ya)(ya)(ya)時(shi),內(nei)(nei)套筒(tong)逐漸被擠出(外圓被鐓(dui)粗)。換(huan)擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)時(shi),可(ke)以發(fa)現擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)部配(pei)合擴(kuo)大。因(yin)此,為確定熱(re)裝的(de)公盈量,采(cai)用內(nei)(nei)徑規測量中套或擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)孔。擠壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)一套筒(tong)的(de)殘余變形會導致其塑性破壞。
設計擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)時,通過分析擠壓(ya)(ya)簡的(de)工況條件,可以確定擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)內套筒(tong)(tong)中(zhong)的(de)內壓(ya)(ya)力值。在這個(ge)內壓(ya)(ya)力的(de)作(zuo)用下(xia),擠壓(ya)(ya)筒(tong)(tong)可能發生彈(dan)一塑(su)性變形。
擠壓筒一套筒系統可(ke)能有三種變形狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai):彈性變形狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai),彈一塑(su)性變形狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)和塑(su)性變形狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)。可(ke)以通過計算塑(su)性半徑值判別其屬于(yu)何(he)種變形狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)。
在擠壓筒(tong)(tong)和(he)套筒(tong)(tong)的(de)半徑尺寸(cun)已(yi)定的(de)情況下,可以根據(ju)擠壓筒(tong)(tong)和(he)套筒(tong)(tong)的(de)材料,按(an)照(zhao)M.R.Horme公式確定其各個區域的(de)內應力。求出塑性(xing)半徑值取(qu)決于套筒(tong)(tong)熱裝入擠壓筒(tong)(tong)時(shi)的(de)實(shi)際公盈值。
上(shang)述擠(ji)壓(ya)簡(jian)(jian)一套(tao)筒系統的計算結(jie)果,給出了(le)應力沿擠(ji)壓(ya)簡(jian)(jian)斷面(mian)分布的完整(zheng)概念。在設計擠(ji)壓(ya)筒時,應進行這(zhe)項工作(zuo)。