錘鍛模是指在模鍛錘上使坯料成形為模鍛件或其半成品的模具
段模是熱模鍛的工具。段模模膛制成與所需鍛件凹凸相反的相應(yīng)形狀，并作合適的分型。將鍛件坯料加熱到金屬的再結(jié)晶溫度上的鍛造溫度范圍內(nèi)，放在鍛模上，再利用鍛造設(shè)備的壓力將坯料鍛造成帶有飛邊或極小飛邊的鍛件。
根據(jù)使用設(shè)備的不同，鍛模分錘鍛模、機(jī)械壓力機(jī)鍛模、螺旋壓力機(jī)鍛模、平鍛模等。
鍛模對(duì)高溫狀態(tài)下的金屬進(jìn)行加工，工作條件較差，需承受反復(fù)沖擊載荷和冷熱交變作用，產(chǎn)生很高的應(yīng)力。金屬流動(dòng)時(shí)還會(huì)長(zhǎng)生摩擦效應(yīng)。因此模具在作業(yè)條件下應(yīng)具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌性、耐氧化性、熱傳導(dǎo)性和抗熱裂性。
一般說來，錘鍛模用鋼有兩個(gè)問題比較突出一是工作時(shí)受沖擊負(fù)荷作用.故對(duì)鋼的力學(xué)性能要求較高，特別是對(duì)塑變抗力及韌性要求較高;二是錘鍛模的截面尺寸較大(<400mm)故對(duì)鋼的淬透性要求較高，以保證整個(gè)模具組織和性能均勻。 常用錘鍛樓用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應(yīng)選用不同的材料。對(duì)特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對(duì)中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼。
錘鍛模在使用過程中的失效問題
分析錘鍛模使用中的失效形式
一、 錘鍛模在使用過程中，主要的失效形式有：模具型腔斷裂、型腔的熱疲勞、型腔的塑性變形及塌陷、型腔的磨損及燕尾開裂等。
模具型腔斷裂分為：模具早期脆性斷裂、機(jī)械疲勞斷裂
模具早期脆性斷裂，是模具在鍛壓次數(shù)較少時(shí)發(fā)生的，有的短打幾次就可斷裂，這種斷裂也和其他斷裂一樣，首先形成裂紋源，當(dāng)裂紋的尺寸達(dá)到失穩(wěn)擴(kuò)展的尺寸時(shí)，模具中的裂紋便迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致模具的斷裂。因而是脆性的。這種斷裂的宏觀斷口特征是：從斷裂源開始并呈人字花紋向外擴(kuò)展。這種斷口特征就是模具裂紋快速擴(kuò)展的特征。
這種斷裂產(chǎn)生的原因，主要有如下幾個(gè)方面
1.模具的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：由于設(shè)計(jì)不合理，某些部位的強(qiáng)度不夠。錘鍛模的型腔如有厚薄不均，帶有尖角結(jié)構(gòu)等，尤其在燕尾處，這些部位因加工粗糙度高和尺寸因素，易產(chǎn)生較大的應(yīng)力幾種，是產(chǎn)生早期脆斷的裂紋源。
2錘鍛模的冶金質(zhì)量：由于錘鍛模的尺寸較大，尤其是在用鋼錠直接加工成模塊時(shí)，在模塊中易存在鑄造的缺陷，如鋼中存在有縮孔、白點(diǎn)、疏松及非金屬夾雜物等。這些缺陷往往就是裂紋源。當(dāng)模具鋼的斷裂韌度較低時(shí)，易引起模具的早期錘鍛。
另外，模塊經(jīng)鍛造后，其流線分布方向是否合理，也可能是產(chǎn)生脆斷的一個(gè)原因。
3.熱處理質(zhì)量。錘鍛模熱處理后質(zhì)量的好壞，取決于：模塊表面有無氧化脫碳、組織狀況、硬度的高低、內(nèi)應(yīng)力等。在這些指標(biāo)中，模塊熱處理后的硬度對(duì)模塊的早期脆斷影響很大。生產(chǎn)實(shí)踐表面，如模塊熱處理后硬度偏高，易產(chǎn)生早期脆斷。模塊硬度提高后，將降低鋼的斷裂韌度及沖擊韌度。而這些指標(biāo)降低后，將明顯地增加脆斷傾向。模塊硬度提高后，又使模具的冷熱疲勞抗力降低，這就使模具型腔表面過早地產(chǎn)生熱疲勞裂紋，熱疲勞裂紋產(chǎn)生后，當(dāng)鋼的斷裂韌度較低時(shí)，即使熱疲勞裂紋的尺寸很小，也可能達(dá)到臨界尺寸而迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致模具斷裂。因此，目前生產(chǎn)中錘鍛模早期脆斷絕大多數(shù)是因模塊熱處理后硬度偏高所致。
模塊熱處理后的內(nèi)應(yīng)力大小，也是不可忽視的因素。模塊淬火后僅進(jìn)行一次回火，無疑會(huì)增加模具脆斷的可能性。至于淬火過熱，模具型腔表面氧化與脫碳均會(huì)對(duì)模具的早期脆斷有一定的促進(jìn)作用。
4.模具鋼選擇的合理性 錘鍛模在很大的沖擊載荷作用下工作，錘鍛噸位越高，沖擊載荷越大。噸位大的錘鍛模應(yīng)選擇沖擊韌度和斷裂韌度高的鋼。目前常用的材料有5CrMnMo及5CrNiMo。但對(duì)于某些要求高的錘鍛模，常用的模具材料明顯已經(jīng)無法滿足其工作要求。目前一些鍛壓廠開始轉(zhuǎn)用HR815，HR815相對(duì)于5CrNiMo具有沖擊韌性高的特點(diǎn)，適用制作在700℃左右工作溫度下使用壓力機(jī)成型模，錘鍛模鑲塊等。
5.熱應(yīng)力作用 錘鍛模在工作前將加熱到一定的溫度進(jìn)行預(yù)熱。如果模具鋼預(yù)熱不充分，使模具表面與心部之間產(chǎn)生較大的溫差，將導(dǎo)致較大的熱應(yīng)力。
鍛模斷裂的另一種類型是模具的機(jī)械疲勞斷裂。這種斷裂是在鍛壓次數(shù)較多時(shí)出現(xiàn)的。機(jī)械疲勞裂紋一般是由型腔表面產(chǎn)生，再逐漸向內(nèi)擴(kuò)展。鍛模的機(jī)械疲勞斷裂，是在應(yīng)力循環(huán)次數(shù)較少的情況下發(fā)生的。這種機(jī)械疲勞斷裂多產(chǎn)生于燕尾與模體的過渡處
二、分析錘鍛模失效原因
1、由于模具中溫度分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，使模具成熟變形或開裂。
2、錘鍛模在工作過程中，、受急冷急熱沖擊載荷復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)以及摩擦力的作用、
三、如何提高壽命
1、為了提高和穩(wěn)定模具的壽命。必須了解模具在工作過程中的溫度變化情況，一般應(yīng)使模具的工作溫度低于其回火溫度。
2、選擇回火溫度高的模具材料，也能有效的提高模具的使用壽命。HR815高強(qiáng)度熱作鋼具有高抗回火溫度，使得在作業(yè)過程中，使模具的工作溫度無法高于其回火溫度，延長(zhǎng)硬度保持時(shí)間。
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