哈工大熱處理原理與工藝大作業(yè)-熱作模具熱處理(已修改)
2025-02-24 23:30 本頁面
【正文】 熱作模具的零件熱處理 組員： 司光宇 景琳 劉浩 何斯超 劉宇澤 王佳銘 熱作模具主要用于制造高溫狀態(tài)下進行壓力加工的成型模具 ， 更確切的說是指制造把金屬材料加熱到再結(jié)晶溫度以上進行壓力加工的模具 。 (1)型腔表層金屬受熱。 盡管熱鍛模具不同，型腔表層金屬受熱溫度 也不相同，但是最 低也有幾百攝氏度 。熱擠 壓模具與壓鑄模具型腔表層溫度更高。 (2) 型腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞。 熱作模具的工 作特點是具有間歇性。每次使熱態(tài)金屬成型后 都要用冷卻介質(zhì)冷卻型腔的表面。因此，熱作 模具的工作狀態(tài)是反復(fù)受熱和冷卻，從而使型 腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮，即反復(fù)承受 拉壓應(yīng)力作用。其結(jié)果是引起型腔表面出現(xiàn)裂 紋，稱為熱疲勞現(xiàn)象。 (3) 載荷作用。錘鍛模受強烈的沖擊載荷和工 作應(yīng)力 。熱擠壓模具和壓鑄模具是在高壓下服役 的。 2. 失效方式 性能要求 (1)變形失效 變形失效是指熱作模具頻繁與高溫毛坯工件接 觸使用后出現(xiàn)軟化，因發(fā)生塑性變形超差而引 起的失效。對于黑色金屬成形，當模具表面軟 化后硬度低于 30HRC時容易發(fā)生變形而堆塌。 工作載荷大、工作溫度高的熱擠壓模具和鍛壓 模具的凸起部位易產(chǎn)生這類失效。 2. 失效方式 性能要求 (2)熱疲勞失效 熱疲勞失效是指熱作模具在工作過程中因周而復(fù)始地 反復(fù)被加熱和冷卻 ， 使模具表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋而引起 的失效 。 在工作過程中工作溫差大 ， 反復(fù)被快速加熱 又被快速冷卻的壓鑄模具 、 鍛壓模具等易產(chǎn)生熱疲勞 裂紋 。 熱疲勞裂紋屬于表面裂紋 ， 一般較淺 ， 在應(yīng)力 作用下向內(nèi)部擴展 ， 最終導(dǎo)致模具產(chǎn)生斷裂失效 。 2. 失效方式 性能要求 (3)斷裂失效 斷裂失效是指材料本身承載能力不足以抵抗工 作載荷而出現(xiàn)失穩(wěn)態(tài)下的材料開裂，包括脆性 斷裂、韌性斷裂，疲勞斷裂和腐蝕斷裂。熱作 模具斷裂 (特別是早期斷裂 )，與工作載荷過大、 選材和材料處理不當及應(yīng)力集中等有關(guān)。擠壓 沖頭及模具凸起部位根部易出現(xiàn)斷裂失效。 2. 失效方式 性能要求 (4)熱磨損失效 熱磨損失效是指模具工作部位與被加工材料之 間相對運動產(chǎn)生摩擦損耗，而引起的模具尺寸 超差和表面損傷失效。模具工作溫度、材料的 硬度、合金元素及潤滑條件等都影響模具磨損。 相對運動劇烈和凸起部位的模具，如熱擠壓沖 頭等易產(chǎn)生磨損失效。 力學(xué)性能 1)硬度和強度 要求材料在模具的服役溫度下，仍保持一定的硬度和強度，并且具有良好的熱穩(wěn)定性，以防止模具發(fā)生變形。 2)韌性 很多熱作模具，特別是鍛錘用模具，在工作 過程中經(jīng)常要承受較大的沖擊載荷，為了防止模具開裂，要求模具材料必須有較高的沖擊韌度和斷裂韌度。 力學(xué)性能 3) 熱疲勞抗力 大部分熱作模具都是在周期性的溫度急劇變化下服役的，在模具表面產(chǎn)生應(yīng)力。為防止模具表面產(chǎn)生熱疲勞裂紋，要求模具材料具有良好的熱疲勞抗力。 力學(xué)性能 4) 化學(xué)穩(wěn)定性 熱作模具往往在較高的溫度下工作，模具工作面與空氣、液態(tài)金屬或其他介質(zhì)接觸，要求模具材料具有在工作溫度下的抗氧化性能或抗液態(tài)金屬沖蝕的性能。 熱作模具工作時除了承受周期性載荷作用之外，還要承受高溫及周期性的急冷急熱變化。熱交變應(yīng)力易使熱作模具材料發(fā)生疲勞破壞，導(dǎo)致模具熱裂。 （ 1）加工性 熱作模具材料的加工性主要包括冷加工中的切削加工性能和熱加工中的鍛壓加工性能兩種。它主要取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理工藝等。 （ 2）淬透性和淬硬性 熱作模具對這兩種性能要求根據(jù)其工作條件不同有所側(cè)重。對于小型模具，由于尺寸小，容
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