一、工模(mo)具工作表面的(de)磨損(sun)


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. 模具的邊緣部分要比其(qi)他部分受到更(geng)強(qiang)烈(lie)的加熱和磨損,在(zai)高的擠(ji)壓力(li)的作用下(xia),引起迅(xun)速(su)磨損,或將棱緣部分壓塌,并改(gai)變(bian)其(qi)尺寸。


2. 模(mo)具表面在強烈的(de)(de)機(ji)械負(fu)荷和高(gao)溫(wen)熱效應的(de)(de)共同作用下,導(dao)致模(mo)具表面層(ceng)金屬的(de)(de)變(bian)形,并引起氧化。在氧化磨損的(de)(de)情況下,鋼(gang)的(de)(de)耐磨性取決于磨損時金屬的(de)(de)塑性變(bian)形能(neng)力、氧化速度以及氧化鐵皮(氧化膜)的(de)(de)性質。


3. 在熱磨損的(de)情(qing)況下(xia),模具部分金屬(shu)(shu)(shu)軟化,與(yu)被擠壓金屬(shu)(shu)(shu)接(jie)觸咬合揉皺或熔化,導致模具表面的(de)破壞。在此類磨損形式下(xia),金屬(shu)(shu)(shu)的(de)耐磨性(xing)主(zhu)要取(qu)決(jue)于摩擦溫(wen)度、材料的(de)耐熱性(xing)以(yi)及金屬(shu)(shu)(shu)對接(jie)觸咬合的(de)敏感性(xing)。


二、工模具工作表面的裂紋(wen)


不銹鋼管(guan)擠壓工模具表面的網狀(zhuang)裂紋(wen)(也(ye)稱熱(re)(re)裂紋(wen)),是由于周(zhou)期性變化的加熱(re)(re)和(he)冷卻(que),在金屬中產(chan)生熱(re)(re)應力和(he)結構應力所致。這(zhe)種裂紋(wen)的產(chan)生原(yuan)因如下:


 1. 工(gong)模(mo)具與加熱(re)(re)的(de)坯料接觸(chu),將模(mo)具表(biao)面加熱(re)(re)到高(gao)溫,隨(sui)后又(you)快速(su)冷卻,導致在模(mo)具材料內產(chan)(chan)生周期性交替膨(peng)脹(zhang)和壓(ya)縮的(de)正/負熱(re)(re)應力,久而久之引起金屬(shu)的(de)熱(re)(re)疲勞,從(cong)而在模(mo)具表(biao)面產(chan)(chan)生網狀裂紋(wen)。


 2. 當模(mo)具表面的(de)金屬被加熱(re)到(dao)臨(lin)界點以上時,在金屬中產(chan)(chan)生結構應力(li)--組織應力(li),同時導致網狀裂紋的(de)產(chan)(chan)生。


 3. 模具材料由于相變而產(chan)生(sheng)體積變化,導(dao)致內部產(chan)生(sheng)結構應(ying)力,在結構應(ying)力和熱應(ying)力的共同(tong)作用下,形成了表(biao)面(mian)的網狀熱裂紋。模具表(biao)面(mian)網狀熱裂紋逐漸擴大,并在擠壓時又不斷地(di)被金屬所充填,導(dao)致了擠壓模具的破(po)壞。


 4. 必(bi)須(xu)指出,鎢(wu)鋼(gang)、鉻一(yi)碳(tan)鋼(gang)和(he)鉬合金(jin)鋼(gang)形成熱(re)裂紋的傾向性(xing)比較小,這(zhe)是由于(yu)這(zhe)類鋼(gang)具(ju)有較高(gao)(gao)的耐(nai)熱(re)性(xing),良好的疲勞強度和(he)最小的塑性(xing)變形,從而提高(gao)(gao)了擠壓模具(ju)的使用壽命(ming)。


三、工模具的脆(cui)性破(po)壞


在(zai)多數情況下,不銹鋼管(guan)擠壓工模具的脆性破壞與存在(zai)尖銳的過渡斷面有(you)關。其原(yuan)因是:


1. 在快速交(jiao)替的(de)(de)(de)加熱與冷卻的(de)(de)(de)情況下,尖銳(rui)的(de)(de)(de)過(guo)渡斷面將成(cheng)為應力集中(zhong)的(de)(de)(de)“策源(yuan)地(di)”。局部(bu)應力集中(zhong)連同沖擊性的(de)(de)(de)外加負(fu)荷的(de)(de)(de)數值,往(wang)往(wang)要超過(guo)工模(mo)具(ju)材料的(de)(de)(de)強度極限(xian),從(cong)而導致工模(mo)具(ju)的(de)(de)(de)脆(cui)性破壞。


2. 擠壓工(gong)模具的(de)(de)脆性(xing)破(po)壞,尤其是大斷(duan)面的(de)(de)工(gong)模具的(de)(de)脆性(xing)破(po)壞,往往是由于工(gong)模具用水冷卻的(de)(de)結(jie)果。


四(si)、擠(ji)壓工模具(ju)的(de)塑(su)性破壞(huai)-擠(ji)壓筒(tong)(tong)和套筒(tong)(tong)的(de)彈一塑(su)性變形


 在強化(hua)工作的條(tiao)件下(xia)內(nei)套筒(tong)(tong)的內(nei)表面金屬被壓入模座(zuo)的閉(bi)鎖區。擠(ji)壓時,內(nei)套筒(tong)(tong)逐漸(jian)被擠(ji)出(外圓被鐓粗)。換擠(ji)壓筒(tong)(tong)時,可以發現擠(ji)壓筒(tong)(tong)內(nei)部(bu)配合擴大。因此,為確定(ding)熱裝的公(gong)盈量(liang),采用(yong)內(nei)徑規測量(liang)中(zhong)套或(huo)擠(ji)壓筒(tong)(tong)內(nei)孔。擠(ji)壓筒(tong)(tong)一(yi)套筒(tong)(tong)的殘余變形會導致(zhi)其塑性破(po)壞。


 設計擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)時,通過分析擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)簡(jian)的工況(kuang)條(tiao)件,可以確定(ding)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)(nei)套筒(tong)中(zhong)的內(nei)(nei)壓(ya)(ya)(ya)力值。在這個內(nei)(nei)壓(ya)(ya)(ya)力的作用下,擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)可能發(fa)生彈一塑性變形。


 擠(ji)壓筒一套筒系統可能有三種變形(xing)(xing)(xing)狀態(tai):彈性變形(xing)(xing)(xing)狀態(tai),彈一塑性變形(xing)(xing)(xing)狀態(tai)和(he)塑性變形(xing)(xing)(xing)狀態(tai)。可以通(tong)過計算塑性半(ban)徑值判(pan)別其屬(shu)于何種變形(xing)(xing)(xing)狀態(tai)。


 在擠壓(ya)筒(tong)(tong)和(he)套(tao)筒(tong)(tong)的(de)半徑尺(chi)寸已(yi)定的(de)情況下,可以(yi)根據擠壓(ya)筒(tong)(tong)和(he)套(tao)筒(tong)(tong)的(de)材料,按照M.R.Horme公式確定其各個區域的(de)內應(ying)力。求出塑性半徑值取決于套(tao)筒(tong)(tong)熱裝(zhuang)入擠壓(ya)筒(tong)(tong)時的(de)實(shi)際公盈(ying)值。


 上述擠壓簡(jian)一套筒(tong)系統的計算結果(guo),給出了應力沿擠壓簡(jian)斷(duan)面分(fen)布的完整概念。在設(she)計擠壓筒(tong)時,應進行這項工(gong)作。