【文章內(nèi)容簡介】 受的 沖擊應(yīng)力 比一般機械零件承受的“靜”載交變應(yīng)力要 大 得多， ? 所以其疲勞斷裂的 周次 遠 小 于一般的高周疲勞，可以認為是較大沖擊能量的沖擊疲勞。 2023/2/24 49 ? 模具斷裂的斷口特征 ? 早期脆性斷裂的斷口的宏觀形貌特征是從斷裂源開始，裂紋呈人字花紋向外擴展。 ? 機械疲勞斷裂的宏觀和微觀斷口具有一般疲勞斷口的特征，但宏觀斷口上的裂紋擴展區(qū)一般較小。 2023/2/24 50 （ 2）型腔表面的熱疲勞 ? 熱疲勞： 指熱作模具在循環(huán)熱應(yīng)力的反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞裂紋或破壞的現(xiàn)象。 ? 熱疲勞裂紋： 指型腔表面在循環(huán)熱應(yīng)力的作用下產(chǎn)生循環(huán)的塑性應(yīng)變，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，導(dǎo)致表面產(chǎn)生的許多細小裂紋。 2023/2/24 51 ?熱應(yīng)力產(chǎn)生的原因： ? 鍛模的截面尺寸較大，沿截面的溫度梯度也大，型腔表面受急熱、急冷的作用而內(nèi)層的溫度變化較小，表層的熱脹冷縮受到內(nèi)層的約束而產(chǎn)生熱應(yīng)力。 2023/2/24 52 ? 循環(huán)熱應(yīng)力產(chǎn)生的過程 ? 型腔表面受熱膨脹時，要受內(nèi)層的約束使表層產(chǎn)生壓應(yīng)力； ? 冷卻收縮時，受內(nèi)層約束，表層產(chǎn)生拉應(yīng)力。 ? 如果熱應(yīng)力大于材料在該溫度下的屈服點，便會發(fā)生壓、拉塑性應(yīng)變。 ? 型腔表面在循環(huán)熱應(yīng)力的作用下產(chǎn)生循環(huán)的塑性應(yīng)變，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，就會導(dǎo)致熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。 2023/2/24 53 ? 熱疲勞裂紋的特征 ? “龜裂” 指呈條狀、放射狀，并連成網(wǎng)狀的疲勞裂紋 。 2023/2/24 54 ? 但是， 繼續(xù) 受機械應(yīng)力、氧化腐蝕及坯料的摩擦、擠入作用，會使細小裂紋繼續(xù)向縱深 擴展 ，成為脆性斷裂和疲勞斷裂的 裂紋源 。 ? 這種形式斷口的開裂處有氧化物覆蓋，呈深灰色，里面存在脫碳層。 2023/2/24 55 龜 裂 深熱裂 2023/2/24 56 ? 影響模具熱疲勞的主要因素 ? ① 模具型腔表面的溫度變化幅度 ? 模具的循環(huán)溫差越大，材料的熱膨脹系數(shù)越大，則循環(huán)熱應(yīng)力越大，越易于發(fā)生熱疲勞。 2023/2/24 57 ? 影響模具熱疲勞的主要因素 ? ② 模具材料的抗氧化性、導(dǎo)熱性和熱膨脹系數(shù) ? 模具型腔表面的致密氧化物層可阻緩繼續(xù)氧化過程，但氧化層增厚以致破裂后，便露出基體金屬并產(chǎn)生侵蝕溝。 2023/2/24 58 ? 溝底的應(yīng)力集中易使熱疲勞裂紋萌生 ， ? 溝底氧化物的不斷產(chǎn)生和聚集 ， 使它在循環(huán)熱應(yīng)力作用下起著楔子的作用 ， ? 大大加速裂紋的擴展 。 2023/2/24 59 （ 3）型腔表面的磨損 ? 鍛模在多次重復(fù)沖擊作用下，一方面坯料對型腔表面產(chǎn)生 沖擊性的接觸應(yīng)力 ，另一方面坯料塑變流動對型腔表面產(chǎn)生強烈的摩擦 。 ? 在熱負荷的作用下，型腔表面層可能發(fā)生軟化，同時表面的氧化也將加劇。 2023/2/24 60 （ 3）型腔表面的磨損 ? 在型腔表面與坯料滑動摩擦較小的部位，由于較大 接觸應(yīng)力的重復(fù) 作用，易使型腔表面產(chǎn)生小塊 剝落 ，形成 痘狀麻坑 。 ? 熱負荷對表面的軟化作用及熱應(yīng)力的作用將促進這種疲勞磨損。 2023/2/24 61 ? 在型腔表面受坯料滑動摩擦較大的部位，由于摩擦切應(yīng)力和熱負荷的作用，則易使型腔表面產(chǎn)生 氧化磨損 和 熱粘著磨損 。 （ 3）型腔表面的磨損 2023/2/24 62 ? 熱粘著磨損的產(chǎn)生 ? 在高溫和壓力作用下，坯料與模具型腔局部表面發(fā)生粘合，繼而在切應(yīng)力作用下粘合處破壞，在型腔表面產(chǎn)生擦傷溝槽。 ? 型腔表層受熱軟化，易于在摩擦切應(yīng)力作用下發(fā)生局部的塑變流動，從而促使熱粘著磨損的產(chǎn)生。 2023/2/24 63 ? 氧化膜對型腔表面的影響 ? 當模具表面形成 薄而致密 的 氧化膜 時，具有潤滑和減摩作用，能 防止熱粘合 現(xiàn)象。 ? 但在溫度較高，所形成的 氧化膜厚 而 疏松時，則由于氧化膜容易 破裂 、 剝落 ，且氧化物碎片又成為磨粒，將加劇型腔表面的磨損。 2023/2/24 64 ?模具磨損的影響因素 ? 模具的溫度； ? 模具材料的化學(xué)成分和硬度； ? 模具型腔的表面狀況； ? 模具的使用條件等。 2023/2/24 65 （ 4）鍛模型腔的塑性變形 ? 溫度升高使模具材料的屈服強度下降； ? 當溫度高于模具的回火溫度時，則進一步使之軟化； ? 當軟化部位的屈服點低于該部位所承受的應(yīng)力水平時，就會產(chǎn)生塑性變形。 2023/2/24 66 ? 鍛模型腔塑性變形形式 ? 棱角堆塌 ? 模具型腔中的 肋 、 凸臺 等突出部位 吸熱 較多，溫度較高，受力也較大，當其軟化層深度較大時，便會出現(xiàn) 棱角堆塌 等塑變現(xiàn)象。 2023/2/24 67 ? 在軟化層較 淺 的部位，可在坯料的 摩擦作用下發(fā)生表層 塑變流動 。 ? 在模具型腔 深 處，則常在淬火冷卻時未得到馬氏體，熱處理后 硬度偏低 ，以致在較大壓力下產(chǎn)生 塑性變形 ，使型腔 凹陷 。 ? 型腔凹陷 2023/2/24 68 ? 塑性變形的影響因素 ① 坯料的變形速度 ② 坯料的變形抗力 ? 坯料的塑變抗力大，錘擊速度高，都會使模具的受力加大，并且使模具表面的溫升提高，所以易產(chǎn)生塑性變形失效。 2023/2/24 69 （ 5）模具燕尾開裂 ? 燕尾根部凹槽有應(yīng)力集中，尤其當存在加工刀痕時，易在沖擊載荷的重復(fù)作用下，在刀痕處萌生疲勞裂紋， ? 裂紋沿刀痕橫向延伸并向縱深擴展，造成燕尾開裂。 2023/2/24 70 ?燕尾開裂的影響因素 1）結(jié)構(gòu)設(shè)計 2）表面粗糙度 3）模具的安裝固定 4）燕尾部分的硬度和微觀組織。 ? 硬度過低對裂紋萌生的抗力低，硬度過高對裂紋擴展的抗力低，合適的硬度和組織才能使燕尾有最高的疲勞抗力。 2023/2/24 71 ? 鍛模在不同的部位工作條件不同 ， 會產(chǎn)生不同的失效形式 ， ? 因此上述五種失效形式在同一模具上都有可能出現(xiàn) ， ? 而最終先導(dǎo)致鍛模不能繼續(xù)服役的失效形式可能只是其中的一種 。 2023/2/24 72 (二 )壓力鑄造模 ? 壓力鑄造模是在壓鑄機上用來壓鑄金屬鑄件的成型模具 (簡稱壓鑄模）。 2023/2/24 73 壓鑄模的工作條件 ? 壓鑄模的型腔表面承受液態(tài)金屬的壓力 、 沖刷 、 侵蝕 和 高溫 作用； ? 每次壓鑄脫模后，還要對型腔表面進行冷卻、潤滑。使模具承受頻繁的 急熱 、 急冷 作用。 2023/2/24 74 ? 壓鑄不同材料的工作溫度和失效形式 ?1）壓鑄 鋅合金