锤锻模是指在模锻锤上使坯料成形为模锻件或其半成品的模具
段模是热模锻的工具。段模模膛制成与所需锻件凹凸相反的相应形状,并作合适的分型。将锻件坯料加热到金属的再结晶温度上的锻造温度范围内,放在锻模上,再利用锻造设备的压力将坯料锻造成带有飞边或极小飞边的锻件。
根据使用设备的不同,锻模分锤锻模、机械压力机锻模、螺旋压力机锻模、平锻模等。
锻模对高温状态下的金属进行加工,工作条件较差,需承受反复冲击载荷和冷热交变作用,产生很高的应力。金属流动时还会长生摩擦效应。因此模具在作业条件下应具有高的强度、硬度、耐磨性、韧性、耐氧化性、热传导性和抗热裂性。
一般说来,锤锻模用钢有两个问题比较突出一是工作时受冲击负荷作用.故对钢的力学性能要求较高,特别是对塑变抗力及韧性要求较高;二是锤锻模的截面尺寸较大(<400mm)故对钢的淬透性要求较高,以保证整个模具组织和性能均匀。 常用锤锻楼用钢有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同类型的锤眼模应选用不同的材料。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢。
锤锻模在使用过程中的失效问题
分析锤锻模使用中的失效形式
一、 锤锻模在使用过程中,主要的失效形式有:模具型腔断裂、型腔的热疲劳、型腔的塑性变形及塌陷、型腔的磨损及燕尾开裂等。
模具型腔断裂分为:模具早期脆性断裂、机械疲劳断裂
模具早期脆性断裂,是模具在锻压次数较少时发生的,有的短打几次就可断裂,这种断裂也和其他断裂一样,首先形成裂纹源,当裂纹的尺寸达到失稳扩展的尺寸时,模具中的裂纹便迅速扩展,导致模具的断裂。因而是脆性的。这种断裂的宏观断口特征是:从断裂源开始并呈人字花纹向外扩展。这种断口特征就是模具裂纹快速扩展的特征。
这种断裂产生的原因,主要有如下几个方面
1.模具的结构强度:由于设计不合理,某些部位的强度不够。锤锻模的型腔如有厚薄不均,带有尖角结构等,尤其在燕尾处,这些部位因加工粗糙度高和尺寸因素,易产生较大的应力几种,是产生早期脆断的裂纹源。
2锤锻模的冶金质量:由于锤锻模的尺寸较大,尤其是在用钢锭直接加工成模块时,在模块中易存在铸造的缺陷,如钢中存在有缩孔、白点、疏松及非金属夹杂物等。这些缺陷往往就是裂纹源。当模具钢的断裂韧度较低时,易引起模具的早期锤锻。
另外,模块经锻造后,其流线分布方向是否合理,也可能是产生脆断的一个原因。
3.热处理质量。锤锻模热处理后质量的好坏,取决于:模块表面有无氧化脱碳、组织状况、硬度的高低、内应力等。在这些指标中,模块热处理后的硬度对模块的早期脆断影响很大。生产实践表面,如模块热处理后硬度偏高,易产生早期脆断。模块硬度提高后,将降低钢的断裂韧度及冲击韧度。而这些指标降低后,将明显地增加脆断倾向。模块硬度提高后,又使模具的冷热疲劳抗力降低,这就使模具型腔表面过早地产生热疲劳裂纹,热疲劳裂纹产生后,当钢的断裂韧度较低时,即使热疲劳裂纹的尺寸很小,也可能达到临界尺寸而迅速扩展,导致模具断裂。因此,目前生产中锤锻模早期脆断绝大多数是因模块热处理后硬度偏高所致。
模块热处理后的内应力大小,也是不可忽视的因素。模块淬火后仅进行一次回火,无疑会增加模具脆断的可能性。至于淬火过热,模具型腔表面氧化与脱碳均会对模具的早期脆断有一定的促进作用。
4.模具钢选择的合理性 锤锻模在很大的冲击载荷作用下工作,锤锻吨位越高,冲击载荷越大。吨位大的锤锻模应选择冲击韧度和断裂韧度高的钢。目前常用的材料有5CrMnMo及5CrNiMo。但对于某些要求高的锤锻模,常用的模具材料明显已经无法满足其工作要求。目前一些锻压厂开始转用HR815,HR815相对于5CrNiMo具有冲击韧性高的特点,适用制作在700℃左右工作温度下使用压力机成型模,锤锻模镶块等。
5.热应力作用 锤锻模在工作前将加热到一定的温度进行预热。如果模具钢预热不充分,使模具表面与心部之间产生较大的温差,将导致较大的热应力。
锻模断裂的另一种类型是模具的机械疲劳断裂。这种断裂是在锻压次数较多时出现的。机械疲劳裂纹一般是由型腔表面产生,再逐渐向内扩展。锻模的机械疲劳断裂,是在应力循环次数较少的情况下发生的。这种机械疲劳断裂多产生于燕尾与模体的过渡处
二、分析锤锻模失效原因
1、由于模具中温度分布不均匀,会导致出现内应力,使模具成熟变形或开裂。
2、锤锻模在工作过程中,、受急冷急热冲击载荷复杂的应力状态以及摩擦力的作用、
三、如何提高寿命
1、为了提高和稳定模具的寿命。必须了解模具在工作过程中的温度变化情况,一般应使模具的工作温度低于其回火温度。
2、选择回火温度高的模具材料,也能有效的提高模具的使用寿命。HR815高强度热作钢具有高抗回火温度,使得在作业过程中,使模具的工作温度无法高于其回火温度,延长硬度保持时间。
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