热锻模具失效分析(精品课件)
第八章 影响模具寿命的因素 模具寿命与失效 教学课件
➢ 1）在磨削加工时，控制切削厚度和磨削用 量；
➢ 2）注意砂轮质量； ➢ 3）采用适当的切削液及其足够的用量。力。
在磨削加工时，合理选择磨削用量和砂轮， 正确使用切削液和控制冷却效果，可防止或 减小磨削缺陷的产生。
2020/9/26
25
（三）电火花加工的影响 模具常用电火花加工方法 ➢ 电火花穿孔加工 ➢ 电火花型腔加工 ➢ 电火花线切割加工
氧化使表面形成氧化皮，影响冷却的均匀 性。
氧化和腐蚀使模具表面的粗糙度变差和精 度下降。
2020/9/26
38
2.氧化和脱碳
引起模具失效的热处理缺陷
脱碳则造成淬火后硬度不足或出现软点、 软块，并降低模具的耐磨性、抗咬合能力、 疲劳强度和热疲劳抗力。
采用盐浴炉加热和箱式保护加热可以有效 防止氧化脱碳的产生。
的质量，也会显著影响模具的耐磨性、断 裂抗力、疲劳强度及热疲劳抗力等。
2020/9/26
13
模具零件的加工的影响
1.切削加工的影响
1）切削加工必须把锻造和退火后模具锻坯存在的 脱碳层全部去除。
2）切削加工要注意尺寸准确，保证尺寸过渡处的 圆角半径和圆弧连接。
2020/9/26
14
3）保证表面粗 糙度要求，不 留刀痕，尤其 是不能留下超 出下道工序加 工余量的残迹。
模具制造
2020/9/26
26
电火花加工的影响
电火花加工是现代模具不可缺少的精加工手段。 其加工原理是在工作液中利用工具电极与工件电
极之间脉冲性火 花放电时的电腐 蚀现象来蚀除多 余的金属，以达 到零件要求的尺 寸、形状及表面 质量。
2020/9/26
27
电火花加工的影响
《模具失效与选材》PPT课件
断裂失效：
若模具硬度高、韧性低、缺口敏感性大、
安装精度低、晶粒粗大、网带状碳化物、
回火不足磨削烧伤、刀痕时，在模具型
腔尖角处、应力集中处等起裂。呈脆性断
裂特征，寿命短。
整理ppt
20
型面堆塌：
模具型腔在高温金属坯作用下，表面发生 软化、变形，导致塌陷。模具硬度降到 30HRC。
热疲劳：
模具在工作中受到急冷、急热的作用而产 生的热应力，使型腔表面产生细微裂纹， 有的呈单条状的，有的则连成细网状，即 “龟裂”。表面氧化磨损和粘着磨损，会 诱发热疲劳开裂
整理ppt
30
4.5 链轨节热切边模
材料：5CrNiMo钢+表面堆焊Co基耐 热合金
失效形式：氧化磨损、粘着磨损、 热疲劳
失效原因：？
整理ppt
31
4.6 气门热镦成形模
材料： 6Mo5Cr4V2钢 失效形式：开裂 失效原因：？
整理ppt
32
整理ppt
33
基本要求
热作模具、冷作模具？ 工作条件？ 模具材料？ 失效形式？ 失效原因？
疲劳失效：
表面在工作应力、热应力的交变作用下，
在晶界、碳化物、夹杂物、应力集中处等
表面缺陷部位会萌生疲劳裂纹，进而扩展
产生疲劳断裂。 整理ppt
10
磨损失效：
模具在冲击应力和摩擦应力作用下，摩擦 面互相咬合产生咬合磨损；在表面剥落的 碎屑作用下产生磨料磨损；在摩擦热作用 下产生高温氧化引起氧化磨损（热磨损）。
热处理：淬火+高温回火
整理ppt
23
b)热挤压模钢与中小型压力机锻模用钢
有铬系、钨系和钼系热模具钢三类
铬系（高强韧性热作模具钢）：
阀门锻件热锻模具失效原因分析及改进措施
阀门锻件热锻模具失效原因分析及改进措施摘要：阀门锻件的热锻模具在热锻过程中承受高温和高压力的作用，要求具备良好的耐热、耐磨和抗变形的特性。
合理选用和设计热锻模具，不仅可以保证阀门锻件的质量和尺寸精度，还可以提高生产效率和降低成本。
基于此，以下对阀门锻件热锻模具失效原因分析及改进措施进行了探讨，以供参考。
关键词：阀门锻件热锻模具；失效原因分析；改进措施引言阀门锻件是一种重要的工业零部件，广泛应用于石油、化工、能源等领域。
为了生产高质量的阀门锻件，热锻技术被广泛采用，而合适的热锻模具则是热锻过程中至关重要的工具。
本文旨在介绍阀门锻件热锻模具的相关知识。
1阀门锻件在工业领域的重要性阀门锻件在工业领域中具有重要的作用和价值，以下是它们的几个方面：1.安全和可靠性：阀门锻件是用于控制和调节流体介质的装置，在工业过程中扮演着重要的角色。
阀门锻件通常具有高强度、耐腐蚀和耐高温等特性，能够承受高压、高温等恶劣工况，确保工艺系统的安全和可靠运行。
2.流体控制：阀门锻件通过开合或调节流道来控制流体介质的通断、流量和压力，能够实现对工艺系统的精确控制。
阀门的性能和功能直接影响到工艺参数的稳定性和产品质量。
3.关键设备和元器件：在工业领域中，许多工艺系统都依赖于阀门锻件来实现各种关键操作，如流量调节、压力控制、密封和切断等。
阀门锻件被广泛应用于石油化工、电力、制造业、水处理、采矿和制药等行业。
4.节能和环保：阀门锻件的正常运行和有效控制能够减少能源的浪费和环境污染。
通过适时关闭和调节阀门，可以实现节能减排，提高工艺系统的能源利用率。
5.维护和修理：阀门锻件通常设计为易于维护和修理，方便对设备进行检修、更换部件和维护保养。
这有助于减少停机时间和维修成本，提高生产效率和设备可靠性。
2阀门锻件热锻模具失效原因分析阀门锻件热锻模具是在高温和高压力条件下工作的，同时还承受着重复的冲击和力量，因此会存在一些常见的失效原因。
以下是一些可能导致阀门锻件热锻模具失效的原因分析：1.疲劳失效：热锻模具在循环加载下会逐渐发展出疲劳裂纹，并最终导致疲劳失效。
第二章 模具失效分析(模具材料)
something
1
第二章 模具失效分析
失效的概念
2
失效：指产品丧失规定的功能，包括规定功能的完全丧失， 也包括规定功能的降低。
按经济观点失效的分类 目的：明确失效造成损失的法律责任和经济责任
① 误用失效：产品未按规定条件使用而发生的失效。 ② 本质失效：产品因本身固有的弱点而发生的失效。 ③ 早期失效：产品因设计、制造或检验方面的缺陷等而发生的失效
正确判断模具的失效形式：主要依据失效模具的形貌特征、应 力状态、材料强度和环境因素等进行分析判断，并找出模具失 效的原因及主要影响因素。
提出防止模具失效的具体措施，主要从以下几个方面考虑： ① 合理选择模具材料 ② 合理设计模具结构 ③ 保证加工和装配质量 ④ 严格控制模具质量 ⑤ 模具表面强化处理 ⑥ 合理使用、维护和保养模具
2
3 s
F—与材料表面垂直的法向载荷 Θ—凸出部分的圆锥面与软材料
平面间的夹角 r—凸出部分圆锥面与软材料的
接触面的半径 l —摩擦副相对滑动的距离
若软材料的屈服强度σs与硬度Hk成正比，即 Hk s ，则磨损量为
V Fl tan Hk
↑Hk，↓F →↓V
2.1.1.1 磨粒磨损
22
4、影响模具磨粒磨损的主要因素 影响磨粒磨损的因素十分复杂 (1) 磨粒尺寸与几何形状
摩擦是过程；磨损是摩擦的结果，是一种材料损耗现象。
磨损失效：模具工作过程中与工件表面接触构成摩擦副，产生相 对运动而造成磨损，磨损失效是指当磨损使模具尺寸发生变化或 改变模具表面状态致使模具不能正常工作的现象。
磨损不是一个简单的力学过程，而是力学、物理和化学过程的综 合。根据磨损破坏机理，磨损可分为磨粒磨损（各类磨损造成的 经济损失中，所占比例高达50%）、粘着磨损（所占比例约15%）、 腐蚀磨损（包括冲蚀磨损、气蚀磨损，所占比例约13%）、疲劳磨 损、微动磨损等。
热锻模具失效分析
、
关 键 词 ： 械 制 造 ； 效 ； 锻 模 ； 命 机 失 热 寿 中 图 分 类 号 ： Ｇ３ ５２ Ｔ １ ． 文 献标识 码 ： Ａ
１
前 言
为 锻 压 设 备 精 度 、 形 工 艺 锻 件 形 状 、 量 、 度 、 成 、 重 精
模 具 寿 命 是 衡 量 模 具 质 量 的 重 要 指 标 之 一 。 它 不 仅 影 响 产 品 质 量 ，而 且 还 影 响 产 品 的 生 产 率 及 成 本 。 随 着 工 业 的 发 展 ， 机 械 、 表 、 子 、 工 和 国 在 仪 电 轻
热 锻 模 具 的 破 损 失 效 ， 常 仍 然 是 以断 裂 、 疲 通 热 劳 、 温 磨损 为基 本形 式 ， 破 坏 的原 因却 很 复杂 。 高 但 现 代 制 造 业 中 使 用 的 热 锻 模 具 的 破 损 失 效 ，则 已 成
热锻模 具 ， 失效 形式受热 锻压设 备 的加载 速度 、 其 冲
品 质 及 加 工 工 艺 方 面 的各 种 因 素 ； 者 为 外 因 ， 括 后 包 受载 条件 、 间 、 度及环 境介 质等 因素 。 时 温
２
热 锻 模 具 的 失 效 分 析
任 何 模 具 的失 效 都 是 在 材 料 的强 度 、韧 性 与 应
力 因 素 和 环 境 条 件 不 相 适 应 的条 件 下 发 生 的 。对 于
载 速 度 较 低 ， 具 承 受 冲 击 力 小 而 热 负 荷 较 大 ， 易 模 容 产 生 表 面 软 化 、 变 、 热 疲 劳 和 热 应 力 开 裂 。 当 压 塑 冷
形 、 纹 、 边 等原 因而报 废 。Ｉ １ 裂 塌 Ｎ７ ８合 金 具 有 高 温 强 度 高 、 定 性 好 ， 氧 化 性 好 ， 疲 劳 性 能 及 抗 冲 稳 抗 热
失效分析案例
案例3 3Ｃｒ2Ｗ8Ｖ钢热锻模具淬火开裂原因分析 1 背景 2 检验内容及结果
2 1 原材料化学成分 2 2 硬度测定 2 3 断口形貌
(1)宏观检查 (2)断口微观检查 2. 4 显微组织分析 3 讨论 4 结论
1、背景 某厂选用3Ｃｒ2Ｗ8Ｖ钢制造热锻模具用于锻造 25钢的齿状零件,模具加工成型后外部尺寸为500ｍｍ ×250ｍｍ×115ｍｍ,模具质量为110ｋｇ。在同一模具上
开出预锻和终锻两个型腔，加工时发现模具毛坯锻件硬 度偏高,采用ＨＲ150型洛氏硬度计测试硬度为30ＨＲＣ。 为便于加工,该厂将模具进行了一次降低硬度退火,但温度 和时间已无纪录。加工后的模具由本厂进行热处理,淬火 加热炉采用箱式电阻炉。为防止氧化,在模具周围填充旧 渗碳剂加以保护。模具淬火时先采用500℃、850℃两次 预热,后经1050℃×4ｈ保温,冷却介质选用Ｎ15号机油。 淬火过程中听到模具开裂声音,随即停止冷却,并放在 630℃回火炉中回火,回火时裂纹继续扩展使模具成为多个 碎块。由于发现模具开裂, 中止继续回火。
图6的金相组织表明,奥氏体晶粒粗大,马氏体粗大,属于明 显的过热现象。但模具表层细瓷状断口(图2、3)和细小晶 粒(图5),属于正常的淬火组织。分析认为:厂方在加工模具 时,发现锻件的硬度偏高,曾经进行一次降低硬度退火,但退 火保温时间不够,仅使表层重结晶细化,因此出现了表层的 细晶粒和细瓷状断口。
2 3 断口形貌
(1)宏观检查 模具横向多处断裂,裂纹特征有直裂纹、弯 折裂纹和圆弧裂纹,
在模具碎块的横断面表层可观察到有约30ｍｍ细瓷状 断口,见图2。断口内部有山脊状扩展形貌,放射线中心朝 向模具心部,表明裂纹源形成于模具心部。心部为粗晶状 断口,有十分明显的金属光泽。上述特征可以判定该模具 的开裂是由心部脆性解理断裂引发的。
模具失效的基础知识课件
第一节 模具失效的形式和机理
一、模具失效的分类： • 模具失效包括正常失效和非正常失效。
Fe2O3、Cu2O等氧化膜的熔点低，疏松， 阻力小；
在钢中加入Al、 Cr、Si等元素，因其与 氧的亲和力比Fe大，故可优先形成氧化物， 从而阻Fe的氧化。
二、电化学腐蚀
产生条件
• 不同金属或同一金属的不同部分存在 电极电位差；
• 相互接触； • 有电介质溶液。
电化学腐蚀的过程
• 阳极：失去电子发生氧化反应 （被腐蚀）
1.定义：两接触表面相互运动时，在循环应 力的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象 称为疲劳磨损或麻点磨损。
2.疲劳磨损的特点
产生在金属表面和亚表面内，裂纹扩展的方 向平行于表面，或与表面成10°～30°角 度。
3.影响疲劳磨损的因素： ①材料的冶金质量 冶金质量↑，抗疲劳性↑ ②材料的硬度 硬度↑（小于HRC62）。抗疲劳能力提高。 ③表面的粗糙度
材料的强度随温度的升高而降低 高温下材料的强度随时间的延长而降低 高温下材料的变形量随时间的延长而增加
二、蠕变和蠕变曲线
蠕变
蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长 而增加的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超 过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长， 它在应力小于弹性极限时也能出现。
2.塑性变形失效
由于发生塑性变形改变了几何形状或尺寸， 而不能通过修复继续服役的现象。
模具失效的形式PPT课件
若材料具有较好的抗疲劳性和抗腐蚀性，又有较高的 强度和韧性，材料的抗气蚀磨损和冲蚀磨损性能就好。
工艺上，降低流体对模具表面的冲击速度，避免涡流， 消除产生气蚀的条件，可有效减少气蚀和冲蚀磨损。
模具失效形式及机理
三、粘着磨损 粘着磨损的定义：工件与模具表面相对运动时，由于
表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面 的材料转移到工件上或脱落的现象。
要特征是磨损产物多 为片状或小颗粒。
模具失效形式及机理
(一)粘着磨损的机理 模具与工件表面的实际接触面积只有名义上的 0.010.1%，只有少数微观凸起处接触，压力很大，引起塑性 变形，加上表面因摩擦而温度升高，局部金属软化或熔 化，使表层的氧化膜破裂，使新鲜材料暴露，造成工件 与模具材料纯金属接触，分子间互相吸引、渗透、粘着， 使这些突起处联接起来。随着相对运动的进行和接触部 分的温度急剧下降，突起处相当于进行了一次局部淬火， 使粘着部分材料强度增加，形成淬火裂纹，最后造成撕 裂和剥落。图3-5为粘着磨损过程。
模具失效形式及机理
五、气蚀磨损和冲蚀磨损
（二）冲蚀磨损 定义：液体或固体微粒高速落到模具表面，反复冲
击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹 坑的现象叫冲蚀磨损。
当小液滴速度特别高，高于100m/s 时，产生的冲击 应力会超过材料的屈服强度，造成局部材料断裂。
模具失效形式及机理
五、气蚀磨损和冲蚀磨损 （三）提高抗气蚀磨损和冲蚀磨损的措施
模具服役时一般都会出现氧化磨损。
董斌—模具失效分析
模具失效分析目录1引言模具失效2模具失效形式案例分析及其改进2、1模具磨损失效2、2模具断裂失效2、3模具塑性变形失效3总结4参考文献1引言模具失效冲压模具就是冲压生产中必不可少的工艺装备,就是技术密集型产品。
冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计与制造有直接关系。
模具设计与制造技术水平的高低,就是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,在很大程度上决定着产品的质量、效益与新产品的开发能力。
生产中的冲压模具经过一定时间使用后,由于种种原因不能再冲出合格的产品,同时又不能修复的现象称为冲压模具的失效。
由于冲压模具类型、结构、模具材料、工作条件的不同,所以冲压模失效的原因也各不相同。
一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳及腐蚀等等。
模具的失效也可分为:正常失效与早期失效模具模具在工作中,与成形坯料接触,并受到相互作用力产生一定的相对运动造成磨损。
当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不能冲出合格的产品时,称为磨损失效,磨损失效就是模具的主要失效形式,为冲模的正常失效形式,不可避免。
按磨损机理,模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。
①磨粒磨损硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间,或坯料表面的硬突出物,刮擦模具表面引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。
②黏着磨损坯料与模具表面相对运动,由于表面凹凸不平,黏着部分发生剪切断裂,使模具表面材料转移或脱落的现象称为黏着磨损。
③疲劳磨损坯料与模具表面相对运动,在循环应力的作用下,使表面材料疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。
④腐蚀磨损在摩擦过程中,模具表面与周围介质发生化学或电化学反应,引起表层材料脱落的现象称为腐蚀磨损。
在模具与坯料相对运动过程中,实际磨损情况非常复杂。
工作中可能出现多种磨损形式,它们相互促进,最后以一种磨损形式失效。
冲裁模的工作条件冲裁模具主要用于各种板料的冲切。
从冲裁工艺分析中我们已经得知,板料的冲裁过程可以分为三个阶段:弹性变形阶段塑性变形阶段剪裂阶段对于薄板冲裁模,由于模具受到的冲击载荷不大,在正常的使用过程中,模具因摩擦产生的刃口磨损就是主要的失效形式磨损过程可分为初期磨损,正常磨损与急剧磨损三个阶段初期磨损阶段模具刃口与板料相碰时接触面积很小,刃口的单位压力很大,造成了刃口端面的塑性变形,一般称为塌陷磨损, 其磨损速度较快、正常磨损阶段当初期磨损达到一定程度后,刃口部位的单位压力逐渐减轻,同时刃口表面因应力集中产生应变硬化。
常见模具失效形式及机理讲解57页PPT
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
谢谢！
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
锻模失效原因分析与修复方法
锻模失效原因分析与修复方法随着制造业的发展，模锻件在锻压制件中所占的比例越来越大。
然而在模锻过程中，锻模的工作条件十分恶劣，除了承受巨大的冲击载荷，加热的金属毛胚沿锻模型槽表面流动且发生强烈摩擦，同时锻模工作表面还反复受热与冷却，形成热疲劳应力，常会损伤或损坏而导致模具失效。
锻模失效原因与预防措施模锻中，造成锻模失效的原因主要有：(1)裂纹。
锻模在反复受热和冷却的工作条件下，材料内部受到交变应力的影响逐步产生网纹状的细小裂纹，形成热龟裂，即热疲劳裂纹。
在热应力与机械应力反复作用下，在锻模的应力集中部位，如尖角、沟槽等处，极可能会由微裂纹扩展而导致锻模裂纹、开裂。
预防措施：①提高模具材料的冶金质量和锻造质量，因为钢材中的脆性夹杂物边缘极易产生微裂纹，降低材料的抗疲劳性能，尤其是硅酸盐夹杂物对锻模的疲劳寿命危害极大;②锻模型槽设计时应尽量减小和避免应力集中;③对锻模的工作表面进行强化处理，提高其耐疲劳寿命;④锻模的工作表面应防止碰伤拉伤，因为每一个伤痕都可能成为裂纹源。
(2)磨损。
模锻中，毛胚在型槽内受挤压流动，同时与型槽壁面发生剧烈的摩擦，造成型槽面磨损，以致引起型槽尺寸变化与表面质量劣化，尤其是飞边槽过桥处磨损最为严重。
因为毛胚金属变形填满型槽后流入飞边槽时，过桥除厚度薄，冷却快，金属与过桥壁摩擦特别剧烈。
锻模磨损的主要类型是磨粒磨损与粘着磨损，在模锻型槽表面产生耕犁与微切削现象以及粘着剪断、脱落现象。
如果锻模淬火后回火温度过高，硬度不足，或者因毛胚氧化皮未除尽，模具型槽表面粗糙，润滑不良等，都会造成锻模加速磨损。
预防措施：①控制热处理工艺规程，提高和保持锻模淬火硬度;②合理润滑，建立可靠的润滑保护膜，隔离互相摩擦的金属表面;③适当的表面处理，如表面淬火、渗氮处理及喷涂处理，以提高金属抗磨损的能力;④经常维护，保持锻模工作表面清洁。
(3)变形。
模锻时由于外加载荷过大或局部温升过高，使锻模产生塑性变形而造成局部压塌现象以及因锻模工作零件材料的热硬性不足，或者因回火温度过高而造成硬度降低，也会引起锻模局部发生塑性变形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2）热磨损
图4给出了磨损失效形态,有的出现表面沟痕、划伤,有 的出现粘着磨损现象.
图4
热磨损原因
1.锻件毛胚表面粗糙不平,模具与锻坯在高温、高压状态下 紧密接触,产生强烈的相对摩擦。
2. 伴随着材料的高温氧化,脱落的氧化物颗粒起到磨粒的作 用,在剧烈的摩擦下会使模具表面出现沟痕及不平,导致模具 尺寸变化,最终使模具失效。
3.另外,模具表面的持续高温,模具表层材料会软化,相应地耐 磨性和抗疲劳性都会降低,加速磨损.
3.试验分析
3.1 EDS能谱分析
扫描点位置如图5所示. 图6给出了该点的点扫描图谱.
表1中给出了标准H13模具钢中各合金元素的质量, 扫描点处合金元素的质量分数统计分布在表2中给 出,比较表1和表2发现,失效模具钢裂纹处出现了大 量氧元素,说明模具钢表面发生了氧化腐蚀,裂纹内 有氧化物.
汽车轴类热锻模具的失效 形式与分析
0.案例背景分析 1.热锻模具材料及服役状况 2.失效分析的初步判断 3.试验分析 4.结果分析
0.案例背景分析
1.某汽车厂汽车轴类毛 坯热锻模具寿命过短,生 产中需频繁更换,严重影 响生产效率。
2. 因此通过对该失效热 锻模具的分析,.借助各 种技术检测手段,对失效 热锻模具进行了轴类热锻模具失效的主要形式是热疲劳 裂纹、热磨损等.
热锻模具在恶劣的工作环境中,表层材料合金元 素重新分布,局部表面合金元素严重降低且有高温 氧化现象,致使工作面表层相应部位的硬度、耐磨 性、热强性及疲劳抗力下降.故在该部位首先出现 破损。
建议增加热锻模具的表面处理工艺, 延长热锻模 具的使用寿命。
12、人乱于心，不宽余请。09:32:1009: 32:1009:32Su nday, October 04, 2020
13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。20.1 0.420.1 0.409:3 2:1009: 32:10October 4, 2020
14、抱最大的希望，作最大的努力。2 020年1 0月4日 星期日 上午9时32分1 0秒09:3 2:1020. 10.4
谢 谢！
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。20.10. 420.10.4Sunda y, October 04, 2020
10、低头要有勇气，抬头要有低气。09:32:1009:32:1 009:321 0/4/202 0 9:32:10 AM
11、人总是珍惜为得到。20.10.409:32:1 009:32 Oct-204-Oct- 20
谢谢大家
在高温腐蚀的环境作用下,失效模具钢表面的合 金元素进行了重新分布,裂纹处的合金元素 Mn ,Mo ,V ,Cr 的质量分数大幅降低,导致模具材料 的局部强度下降,并形成可能的裂纹萌生源.
此外,高温腐蚀下模具表面被氧化,脆性氧化物的 脱落降低了模具表面的耐磨性和抗氧化性,促进了 表层的热磨损,最终导致模具失效.
3. 2 显微硬度分析
利用FM2300 维氏显微硬度计进行了模具表面的显微硬度测 定,载荷采用 0.98 kN. 得到如图7 的表层硬度变化曲线.这表明 失效模具钢表面经过高温氧化腐蚀后,合金元素重新分布,局 部表面合金元素严重降低,硬度也随之下降,越接近表面,硬度 下降越严重,这与上述失效模具表面合金元素含量下降的分析
15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。202 0年10月上午9时32分 20.10.409:32October 4, 2020
16、业余生活要有意义，不要越轨。2 020年1 0月4日 星期日 9时32 分10秒09:32:104 October 2020
17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。上 午9时32 分10秒 上午9时32分09:32:1020.10.4
2.失效分析的初步判断
1）热疲劳裂纹 热疲劳裂纹失效是 这批热锻模的主要失 效形式。从失效模具 宏观形貌观察,肉眼 可见明显的表面宏观 热疲劳裂纹,呈网状 分布，如右图1。
图1
用线切割机切割裂纹部位,取样分析. 通过扫描电 子显微镜进行观测,得到了不同倍数的扫描电镜图 片(SEM) ,如图2、图3所示。
析。
1.热锻模具材料及服役状况
1.研究的热锻模具材料均为H13模具钢。
2.首先，工作前模具 预热至150～200℃, 胚料加热至1200～ 1300℃之间。
其次，工件与模具接
触时间约为4s ,模具 型腔的瞬时温度可达 600～700℃。
最后，模具工作中
喷水冷却一次,持续 时间大致在0.2～ 0.4s,
图2
图3
热疲劳裂纹原因
从上图观察,失效模具表面边缘处出现了大量的蚀点. 模具表面分布裂纹。分析其原因如下：
工作时，型腔表面瞬时温度可达600～700℃,取出锻件后, 模具喷水冷却,迫使模具表面散热降温.表面材料不断承受 冷热交替变化，产生了金属的热疲劳。
经过一定的循环次数后,首先在模具表层应力较高或与锻坯 接触时间较长的部位易形成初始热疲劳裂纹源,原始微观热 疲劳裂纹经多次受力生长,最终形成宏观可见的网状裂纹。