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机械模具在锤锻过程中容易出现的失效现象介绍

发布时间:[2013-06-09]   新闻来源:[汇龙混合设备]

    制造模具是机械等制造企业中最为关键的一部分,根据搅拌机以及混合机的制造企业的技术人员的介绍,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。

    1: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。

    总之,导致锤锻模产生脆断的因素是多方面的,必须充分注意到各种因素的影响。生产实践表面,热处理质量好坏对模具出现早期脆断的影响,较其他的因素要大。

     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

     由于锤锻模的尺寸很大,对它进行解剖分析是比较困难。因此,对这类断脆研究的甚少,一般认为导致模具机械疲劳断裂是由于模具钢的强度不足所致

 
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