一、工(gong)模具工(gong)作表(biao)面的磨損


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. 模具的邊緣部分要比其(qi)他(ta)部分受到(dao)更強烈的加(jia)熱(re)和磨損,在高的擠壓力的作用下,引起(qi)迅速磨損,或將棱緣部分壓塌,并改變(bian)其(qi)尺寸。


2. 模(mo)具(ju)(ju)表(biao)面在(zai)強烈的(de)機(ji)械負荷和高溫(wen)熱效應的(de)共同(tong)作(zuo)用下,導致模(mo)具(ju)(ju)表(biao)面層金(jin)屬的(de)變(bian)形,并引起氧(yang)(yang)化(hua)。在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)磨損的(de)情況下,鋼(gang)的(de)耐磨性(xing)取(qu)決于磨損時金(jin)屬的(de)塑性(xing)變(bian)形能力、氧(yang)(yang)化(hua)速(su)度(du)以及(ji)氧(yang)(yang)化(hua)鐵皮(氧(yang)(yang)化(hua)膜)的(de)性(xing)質。


3. 在熱磨損的情況下,模(mo)(mo)具部分金(jin)(jin)屬(shu)軟(ruan)化,與被(bei)擠壓金(jin)(jin)屬(shu)接觸(chu)咬合(he)揉皺或熔化,導致模(mo)(mo)具表面的破壞。在此類(lei)磨損形式(shi)下,金(jin)(jin)屬(shu)的耐(nai)磨性(xing)(xing)主要取(qu)決于(yu)摩擦溫度(du)、材料(liao)的耐(nai)熱性(xing)(xing)以及金(jin)(jin)屬(shu)對接觸(chu)咬合(he)的敏感性(xing)(xing)。


二、工(gong)模(mo)具工(gong)作表面的裂紋


不銹鋼管擠壓工模具表面(mian)的網狀裂(lie)紋(也(ye)稱熱裂(lie)紋),是由于周期性變化的加(jia)熱和(he)(he)冷卻,在金屬中產生(sheng)熱應(ying)力和(he)(he)結構應(ying)力所致。這種裂(lie)紋的產生(sheng)原因(yin)如下:


 1. 工模(mo)具與加熱(re)(re)的坯料接觸,將模(mo)具表面(mian)加熱(re)(re)到高(gao)溫,隨后又快(kuai)速冷卻,導致在模(mo)具材料內(nei)產(chan)生周期性交(jiao)替膨脹(zhang)和壓縮的正/負熱(re)(re)應力,久(jiu)而久(jiu)之引(yin)起金屬的熱(re)(re)疲勞(lao),從(cong)而在模(mo)具表面(mian)產(chan)生網狀裂紋。


 2. 當模具表(biao)面的金(jin)屬被加熱到臨界點以(yi)上(shang)時,在金(jin)屬中產生結構應力--組織應力,同時導致網狀裂紋的產生。


 3. 模具(ju)(ju)材料由(you)于相變而產(chan)(chan)生體積變化,導致(zhi)內部產(chan)(chan)生結構應力,在結構應力和熱(re)(re)應力的(de)(de)共同作用下,形成了(le)表面(mian)的(de)(de)網狀熱(re)(re)裂紋。模具(ju)(ju)表面(mian)網狀熱(re)(re)裂紋逐漸擴大,并在擠(ji)壓(ya)時又不斷地(di)被(bei)金屬所充填,導致(zhi)了(le)擠(ji)壓(ya)模具(ju)(ju)的(de)(de)破(po)壞。


 4. 必須指出,鎢鋼、鉻(ge)一碳鋼和鉬合金鋼形成熱(re)裂(lie)紋的(de)(de)傾(qing)向性(xing)比(bi)較小(xiao),這是由于這類鋼具(ju)有較高(gao)的(de)(de)耐熱(re)性(xing),良好的(de)(de)疲(pi)勞強度和最小(xiao)的(de)(de)塑(su)性(xing)變形,從而提高(gao)了擠壓模具(ju)的(de)(de)使用壽(shou)命(ming)。


三(san)、工模(mo)具的脆(cui)性破壞(huai)


在(zai)多數情況下,不銹鋼管擠(ji)壓工模(mo)具的脆(cui)性破壞與(yu)存在(zai)尖銳的過渡斷面有關。其原因是:


1. 在快速交(jiao)替的(de)加熱與(yu)冷卻的(de)情況下(xia),尖銳的(de)過渡斷面將成為應力集中(zhong)的(de)“策(ce)源地”。局部應力集中(zhong)連同沖擊性(xing)的(de)外加負荷的(de)數(shu)值,往往要超過工模具材料的(de)強度極(ji)限,從而(er)導致工模具的(de)脆(cui)性(xing)破壞。


2. 擠壓(ya)工模具的(de)(de)脆性破壞,尤其是大斷面的(de)(de)工模具的(de)(de)脆性破壞,往(wang)往(wang)是由于工模具用水冷(leng)卻的(de)(de)結(jie)果。


四、擠壓工模具的(de)塑(su)性(xing)破壞(huai)-擠壓筒(tong)和套筒(tong)的(de)彈一塑(su)性(xing)變形


 在強(qiang)化工作的條件下內(nei)(nei)套(tao)筒的內(nei)(nei)表(biao)面金屬(shu)被壓入模座的閉鎖區。擠壓時,內(nei)(nei)套(tao)筒逐漸被擠出(外圓被鐓粗)。換擠壓筒時,可(ke)以發現擠壓筒內(nei)(nei)部(bu)配合(he)擴(kuo)大。因此,為確定熱(re)裝的公盈量,采用內(nei)(nei)徑規測(ce)量中套(tao)或擠壓筒內(nei)(nei)孔。擠壓筒一套(tao)筒的殘余變(bian)形(xing)會導致其塑性破壞。


 設計擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒時(shi),通過分析擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)簡的(de)工(gong)況條件,可(ke)以確定擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒內套筒中的(de)內壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)值。在這個內壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)作用下(xia),擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒可(ke)能發生彈一塑(su)性變(bian)形。


 擠(ji)壓筒一套筒系統可(ke)能有三種變(bian)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態:彈性(xing)變(bian)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態,彈一塑性(xing)變(bian)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態和(he)塑性(xing)變(bian)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態。可(ke)以通過計算塑性(xing)半(ban)徑值(zhi)判別其屬于何種變(bian)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態。


 在擠壓(ya)筒(tong)和套筒(tong)的(de)半徑尺寸已(yi)定的(de)情況下,可以(yi)根據擠壓(ya)筒(tong)和套筒(tong)的(de)材料,按照M.R.Horme公(gong)式確定其(qi)各(ge)個區域的(de)內應力(li)。求出塑性半徑值取決(jue)于套筒(tong)熱裝入擠壓(ya)筒(tong)時的(de)實際公(gong)盈值。


 上述擠(ji)壓簡一套筒系統的(de)計(ji)算結果,給出了應力沿擠(ji)壓簡斷面分布(bu)的(de)完(wan)整概念。在設計(ji)擠(ji)壓筒時,應進行(xing)這項工作。