一、工模具工作表面的磨損(sun)


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(mo)具的(de)邊緣(yuan)部分(fen)(fen)要(yao)比其他部分(fen)(fen)受到(dao)更強烈的(de)加熱和磨損(sun),在(zai)高的(de)擠壓力的(de)作(zuo)用下(xia),引(yin)起迅速磨損(sun),或將棱緣(yuan)部分(fen)(fen)壓塌(ta),并改(gai)變其尺(chi)寸。


2. 模具(ju)表面(mian)(mian)在強烈(lie)的機械負荷(he)和高(gao)溫熱效(xiao)應的共同(tong)作用(yong)下,導致(zhi)模具(ju)表面(mian)(mian)層金(jin)屬的變形,并引起(qi)氧化(hua)(hua)。在氧化(hua)(hua)磨(mo)損(sun)的情況下,鋼(gang)的耐磨(mo)性取決于(yu)磨(mo)損(sun)時(shi)金(jin)屬的塑性變形能力、氧化(hua)(hua)速度以及氧化(hua)(hua)鐵皮(氧化(hua)(hua)膜)的性質。


3. 在熱(re)磨(mo)損的(de)情況下(xia),模具(ju)部分(fen)金(jin)(jin)屬(shu)軟化,與被擠壓金(jin)(jin)屬(shu)接觸咬合揉皺(zhou)或熔化,導致模具(ju)表(biao)面的(de)破壞。在此類磨(mo)損形式下(xia),金(jin)(jin)屬(shu)的(de)耐磨(mo)性主要(yao)取決(jue)于(yu)摩(mo)擦(ca)溫(wen)度、材料的(de)耐熱(re)性以及金(jin)(jin)屬(shu)對接觸咬合的(de)敏感(gan)性。


二(er)、工模具工作表面的裂(lie)紋(wen)


不銹鋼(gang)管擠(ji)壓工(gong)模(mo)具表面的網(wang)狀裂紋(wen)(也(ye)稱熱(re)裂紋(wen)),是(shi)由(you)于(yu)周(zhou)期性變化(hua)的加(jia)熱(re)和冷卻,在金(jin)屬中產生(sheng)熱(re)應力(li)(li)和結(jie)構應力(li)(li)所(suo)致。這(zhe)種裂紋(wen)的產生(sheng)原因如(ru)下:


 1. 工模具與加(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)(de)坯料(liao)接觸(chu),將模具表面(mian)加(jia)(jia)熱(re)到高溫,隨(sui)后又快速冷卻,導致(zhi)在(zai)模具材料(liao)內產生周(zhou)期性交替膨脹(zhang)和壓縮的(de)(de)(de)正/負熱(re)應力,久而久之引起金屬(shu)的(de)(de)(de)熱(re)疲勞,從(cong)而在(zai)模具表面(mian)產生網狀(zhuang)裂(lie)紋。


 2. 當(dang)模具表面的金屬被加熱(re)到臨界(jie)點以上時,在金屬中產生(sheng)結構(gou)應力--組織應力,同(tong)時導致網狀裂紋的產生(sheng)。


 3. 模具材(cai)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)(ying)力,在(zai)結構應(ying)(ying)力和熱(re)應(ying)(ying)力的(de)共同作用下(xia),形(xing)成了(le)表面(mian)(mian)的(de)網(wang)狀(zhuang)熱(re)裂紋。模具表面(mian)(mian)網(wang)狀(zhuang)熱(re)裂紋逐漸擴(kuo)大,并在(zai)擠壓時又不(bu)斷(duan)地(di)被金屬所充填,導(dao)致了(le)擠壓模具的(de)破壞。


 4. 必須指出,鎢鋼、鉻(ge)一碳鋼和鉬合金鋼形成熱裂紋的(de)傾向性比較小,這是由于這類鋼具有較高的(de)耐(nai)熱性,良好的(de)疲勞(lao)強度和最小的(de)塑性變形,從(cong)而提高了擠壓模具的(de)使用壽命(ming)。


三、工(gong)模具(ju)的脆(cui)性破(po)壞


在多數情況(kuang)下,不(bu)銹鋼管擠(ji)壓工模(mo)具的(de)脆(cui)性破壞與存(cun)在尖(jian)銳的(de)過渡斷面有關(guan)。其原(yuan)因是(shi):


1. 在快速交替的(de)(de)(de)加熱與冷卻的(de)(de)(de)情況(kuang)下,尖銳的(de)(de)(de)過(guo)渡斷面將成(cheng)為應力(li)集(ji)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)“策源地”。局部應力(li)集(ji)中(zhong)(zhong)連(lian)同(tong)沖擊性的(de)(de)(de)外加負荷的(de)(de)(de)數值,往(wang)(wang)往(wang)(wang)要超過(guo)工模具(ju)材料的(de)(de)(de)強度(du)極(ji)限,從而導致工模具(ju)的(de)(de)(de)脆性破(po)壞(huai)。


2. 擠壓工(gong)模(mo)具的脆性破壞(huai),尤(you)其是(shi)大斷面的工(gong)模(mo)具的脆性破壞(huai),往往是(shi)由(you)于工(gong)模(mo)具用水(shui)冷(leng)卻的結果。


四(si)、擠壓工模(mo)具的(de)塑(su)性破壞-擠壓筒和套筒的(de)彈一塑(su)性變形


 在強(qiang)化工作的(de)條(tiao)件下內(nei)套筒(tong)的(de)內(nei)表面金(jin)屬被(bei)壓(ya)入(ru)模座的(de)閉鎖區。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時,內(nei)套筒(tong)逐漸被(bei)擠(ji)(ji)(ji)出(chu)(外圓被(bei)鐓粗)。換擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)時,可以發現擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內(nei)部配合擴大。因(yin)此(ci),為確定熱裝的(de)公(gong)盈量,采用內(nei)徑規測量中套或擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)內(nei)孔。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)一套筒(tong)的(de)殘余變(bian)形會導(dao)致其(qi)塑性破壞。


 設計擠壓(ya)(ya)筒時,通(tong)過分析(xi)擠壓(ya)(ya)簡的(de)工(gong)況條件,可(ke)以確定(ding)擠壓(ya)(ya)筒內套(tao)筒中的(de)內壓(ya)(ya)力值。在這個(ge)內壓(ya)(ya)力的(de)作(zuo)用下,擠壓(ya)(ya)筒可(ke)能發生彈一塑性(xing)變形。


 擠壓筒一套筒系統可能(neng)有三(san)種變(bian)(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)態:彈(dan)(dan)性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)態,彈(dan)(dan)一塑(su)性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)態和塑(su)性(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)態。可以通過(guo)計算塑(su)性(xing)(xing)半徑值判別其屬于(yu)何種變(bian)(bian)形(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)態。


 在擠(ji)壓(ya)筒和套筒的(de)半徑尺寸已定(ding)的(de)情況(kuang)下,可以根據(ju)擠(ji)壓(ya)筒和套筒的(de)材料,按照M.R.Horme公式確(que)定(ding)其各個區域的(de)內應力。求(qiu)出塑性半徑值取(qu)決于套筒熱裝入擠(ji)壓(ya)筒時(shi)的(de)實際公盈值。


 上(shang)述擠壓簡一套(tao)筒(tong)系(xi)統的計算結(jie)果,給出了應力沿擠壓簡斷面分布的完整概(gai)念。在設計擠壓筒(tong)時,應進(jin)行這項(xiang)工(gong)作。