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熱鍛模具的失效形式分析及解決辦法
來源:天津雷公焊接材料有限公司 | 作者:天津雷公焊接材料有限公司 | 發(fā)布時間: 2024-1-17 | 分享到:



一、什么是熱鍛模具？

      熱鍛模具是熱鍛模中的一個類別，除此之外還包含錘鍛模。熱鍛模具主要是用于制造高溫工件的壓力加工模具，例如：熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱軋鍛模具等。常用的熱模材料為合金模具鋼，碳含量高，加入CR、W、Mo、Ba等合金元素。

二、熱鍛模具失效的表現(xiàn)形式

      錘鍛模具和機(jī)鍛模具是自由鍛錘、模鍛錘和壓力機(jī)上使用的熱成型模具。它們是典型的熱成型模具，既承受機(jī)械負(fù)荷，又承受熱負(fù)荷。機(jī)械負(fù)荷主要為沖擊力和摩擦力，熱負(fù)荷主要是交替加熱和冷卻。鍛模在上述復(fù)雜條件下作業(yè)，失效形式復(fù)雜多樣，它的主要失效形式包括型腔磨損、開裂、型腔表面熱疲勞（熱開裂）和塑性變形。

三、各種典型的熱鍛模失效形式及原因分析

1、磨損

      在機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷的雙重作用下，坯料與型腔表面產(chǎn)生沖擊接觸應(yīng)力，另外，坯料及其氧化皮的高速流動與型腔表面還會產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦。
      磨損與模具材料、坯料類型、鍛造工藝等因素有關(guān)。降低鍛造溫度（增加坯料的變形抗力）會急劇增加模具的磨損。受模具與坯料間隙限制的油基潤滑劑燃燒時產(chǎn)生的爆炸影響，模具會受到侵蝕性磨損。
      故，熱鍛模的磨損通常與以下這些因素有關(guān)：
⑴坯料在高壓荷載下與型腔表面接觸時間過長，過熱。
⑵低強(qiáng)度金相組織采用了不正確的熱處理。
⑶冷卻的潤滑不夠。
⑷模具硬度過低。
⑸鍛造(坯料)的溫度過低。
⑹鍛造的步驟不夠。
⑺模具沒有足夠的排氣孔。
⑻型腔的復(fù)雜性。

⑼模具的表面處理。



2、開裂

      根據(jù)開裂的性質(zhì)，可分為早期脆性開裂和機(jī)械疲勞開裂兩種類型。模具的早期脆性開裂通常發(fā)生在模具第一次使用時，有時只錘擊一次就會發(fā)生斷裂。斷裂的外觀特征是從斷裂源開始，裂紋呈人字形圖案向外擴(kuò)展。模具的機(jī)械疲勞開裂是模具多次鍛造后的斷裂。其宏觀和微觀斷裂也具有一般疲勞斷裂的特點(diǎn)，但宏觀斷裂上的裂紋擴(kuò)展區(qū)一般較小。
      模具開裂的主要原因有七個，分別如下：
⑴模具過載(如被加工材料溫度過低)。
⑵模具預(yù)熱溫度過低或不預(yù)熱。
⑶冷卻劑/潤滑劑過量。
⑷不合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計而導(dǎo)致應(yīng)力集中。
⑸冶金質(zhì)量不高或鍛件質(zhì)量缺陷。
⑹熱處理缺陷和模具機(jī)加工缺陷。
⑺模具安裝不當(dāng)?shù)取?br /> 所有這些因素都會導(dǎo)致裂紋萌生，并導(dǎo)致早期斷裂和機(jī)械疲勞斷裂。

3、熱疲勞裂紋（龜裂）

      熱疲勞是指在循環(huán)熱應(yīng)力的反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞裂紋和損傷。熱疲勞裂紋產(chǎn)生的主要原因是：
⑴模具型腔表面冷卻過度。
⑵冷卻方式不恰當(dāng)。
⑶冷卻劑/潤滑劑的類型選擇不當(dāng)。
⑷模具型腔表面溫度過高。
⑸模具預(yù)熱不充分。
⑹模具材料選擇不正確。
⑺熱處理缺陷和表面處理缺陷。

4、塑性變形(塌陷)

      塑性變形通常發(fā)生在模具腔內(nèi)受力大、加熱溫度升高的部位，如肋、凸臺等凸出部位。在坯料高溫變形過程中，受摩擦產(chǎn)生的溫升影響(高于模具回火溫度)，模具腔降低了模具材料的屈服強(qiáng)度，表面產(chǎn)生了軟化層，在軟化層較深的部位，出現(xiàn)棱角倒塌或模具腔深處凹陷等塑性變形現(xiàn)象。
      鍛造塑性變形的主要原因如下：
⑴坯料溫度過低(導(dǎo)致工件材料流動應(yīng)力過大)。
⑵模具鋼選材不當(dāng)，如模具鋼熱強(qiáng)度不足。
⑶模具溫度過高。

⑷熱處理工藝不當(dāng)。

四、熱鍛模具磨損后的解決辦法

      當(dāng)熱鍛模具被磨損后，我們可以根據(jù)工件的實(shí)際情況制定相應(yīng)的堆焊方案，來恢復(fù)其原有的尺寸和性能；具體堆焊工藝如下：

1、焊接前的準(zhǔn)備

（1）去除工件的油銹和缺陷（可通過探傷了解工件表面的裂紋和凹坑）。
（2）根據(jù)工件的情況制定熱處理方案。

2、推薦耐磨焊絲型號

（1）焊絲：LQ439   直徑1.6/1.2mm

（2）主要特征：耐磨料磨損和耐金屬間磨損性能較好并且具有焊接飛濺小、成型好、易脫渣、抗氣孔性能優(yōu)良等特點(diǎn)。



3、焊接時的注意事項(xiàng)

（1）注意控制好焊接參數(shù)，如電流，電壓，焊接速度等。
（2）控制好層間溫度（一般來講，層間溫度不得低于預(yù)熱時的溫度）。
   注意：此堆焊工藝方案僅供我公司焊絲客戶參考，焊絲用戶需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)并對其有效性進(jìn)行評估。



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