熱鍛模具堆焊一次可以多次降面使用嗎?(熱流道模具的分類)
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本文導讀目錄:
2、熱流道模具的分類
熱鍛模具堆焊一次可以多次降面使用嗎? ♂
在模鍛加載過程中,模膛表面與熱坯料的熱傳導加劇、金屬流動與模膛表面摩擦產(chǎn)生巨大的熱效應(yīng),在二者的共同作用下,會引起很高的瞬時溫升,產(chǎn)生氧化反應(yīng),氧化反應(yīng)所形成的氧化膜在鍛造載荷和金屬流動沖刷作用下會剝落,成為磨粒,如果模膛表面的瞬時溫升使模具材料軟化或熔融時,沿模膛表面流動的金屬就會將模具的已軟化或熔融部位沖刷起皺、加速腐蝕,形成凹坑,模具在正常使用情況下,在高溫、高壓條件下的模膛表面,由于氧化皮、潤滑劑中的硬質(zhì)顆粒及其他固體顆粒等隨金屬流動的沖刷以及環(huán)境介質(zhì)的腐蝕,引起模具表面機械磨損、氧化、腐蝕和熔融,這些統(tǒng)稱為磨蝕,磨蝕大多以較緩慢的速度進行,但它是鍛模最覺的損壞形式,其主要特征是外圓角和棱角半徑增大、平面下凹或出現(xiàn)凹坑、表面溝痕、剝落和粘模等,(1)熱鍛模具模膛表面各部位的摩擦和磨損主要取決于相應(yīng)部位的受力狀態(tài)、幾何形狀和表面粗糙度等,根據(jù)各部位所受的負荷和金屬流動特征,模膛表面大致可分為三個區(qū)域:壓(應(yīng))力區(qū)(無滑移區(qū)或死區(qū))、剪切(應(yīng)力)區(qū)(滑移區(qū))和過渡區(qū)(微滑移區(qū)),①壓(應(yīng))力區(qū)或稱無滑移區(qū)。
坯料相對于模膛表面基本不流動,模膛主要承受壓應(yīng)力的作用,實質(zhì)上相當于鐓粗工序的死區(qū),該區(qū)域的中心部位可能產(chǎn)生極高的壓應(yīng)力,可能將模膛表面局部壓凹,也可能發(fā)生坯料與模膛粘結(jié),在模鍛鈦合金和鋁合金鍛件時,這種坯料粘結(jié)在模膛上的現(xiàn)象時有發(fā)生,在壓應(yīng)力的作用下,模膛表面不斷粗糙化,逐漸形成點狀抗穴,最后擴展為網(wǎng)狀的壓痕,②剪切(應(yīng)力)區(qū)哉稱滑移區(qū),坯料相對于模膛表面劇烈流動,模膛承受坯料流動形成的剪切應(yīng)用作用,此外也還承受壓應(yīng)力的作用,該區(qū)的受力狀態(tài)相當于鐓粗工序的最大變形區(qū),該區(qū)(特別是模膛表面已因回火而軟化的部位)在金屬流動的沖刷作用下,將模膛表面拉傷,形成與金屬滑移方向一致的溝槽。
③過渡區(qū)或稱微滑移區(qū),一般位于滑移區(qū)和死區(qū)之間,其受力狀態(tài)和磨蝕特征都介于二者之間,其磨蝕特征是在金屬滑移方向形成具有橢圓形凹坑的間斷溝槽,(2)熱鍛模的機械磨損和腐蝕、熔融磨損出現(xiàn)的部位的狀態(tài),機械磨損和氧化磨損主要導致模膛尺寸和形狀發(fā)生變化,最終使模具的外圓磨鈍和模膛側(cè)壁擴展致使模報廢;而腐蝕和熔融主要影響模膛表面質(zhì)量,使鍛模形成嚴重折皺和凹坑而無法修理,造成報廢,2)粘著。
當鍛造潤滑不充分時,工件和模具的相對滑動表面在摩擦力的作用下,氧化膜破裂,新鮮金屬表面裸露出來,在分子力的作用下,兩個表面發(fā)生焊合,若變形蓮荷不能克服焊點的結(jié)合力,工件將粘附在模具上;若變形載荷能夠克服焊點的結(jié)合力,工件將被撕裂,部分工件金屬粘附在模具上,按照磨損機理,粘著是磨損的一種形式,化學性質(zhì)活潑(如鋁和鈦等)和互溶性強的金屬粘著性大,熱穩(wěn)定性低和內(nèi)應(yīng)力大的顯微組織粘著性大,載荷大、溫度高和滑動速度快的變形粘著性大,此外,環(huán)境介質(zhì)對粘著性也有影響,3)機械疲勞裂紋。
(1)機械疲勞裂紋及其形貌:鍛模在長期連續(xù)使用過程中,由于脈沖負荷的作用,在應(yīng)力最高的薄弱部位逐漸疲勞,萌生微裂紋,微裂紋進一步擴展成為機械疲勞裂紋,繼續(xù)使用該模具,裂紋變得越來越大,最后模具突然斷裂破壞,疲勞裂紋總是從模具表面和內(nèi)部的缺陷處開始的,當模具內(nèi)部受力不均勻,局部區(qū)域就會出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中,在循環(huán)載荷的反復作用下,應(yīng)力集中處最先萌生裂紋,在連續(xù)使用過程中,裂紋擴展,最后引起斷裂,當模具材料的斷裂韌性高可有效防止裂紋萌生及降低裂紋擴展速率,從而減少疲勞斷裂失效,(2)常見機械疲勞裂紋的產(chǎn)生部位:機械疲勞裂紋一般首先出現(xiàn)在模膛表面,產(chǎn)生的部位因模膛的結(jié)構(gòu)而異,當模膛表面存在冶金缺陷或機械損傷時,由于應(yīng)力集中使機械疲勞提前發(fā)生,例如在模具尺寸過渡(圓角、尖角、凹模)處、刀痕、磨損溝痕和材料冶金缺陷(夾雜、嚴重偏析)處,在載荷的作用下,當這些部位的應(yīng)力超過材料疲勞極限時,就會產(chǎn)生機械疲勞裂紋,在模具疲勞裂紋引起的失效中,錘鍛模比機械壓力機模具多30%左右。
疲勞裂紋易發(fā)生在模膛底部承受較大彎曲力矩的拐角部位,其伸展方向與鍛擊方向呈45,,對于圓截面模膛側(cè)壁,疲勞裂紋也易產(chǎn)生在深而窄的模膛底部及凸緣根部,因應(yīng)力集中和受彎曲力矩而形成沿凸緣根部伸展,因為曲軸的形狀結(jié)構(gòu)決定金屬在填充模膛過程中首先要進行軸向流動,即向長度方向運動,使模膛的凸緣部位反復推拉運動,在巨大的彎矩作用下,凸緣根部勢必產(chǎn)生疲勞,形成疲勞裂紋,當長期作用在凸緣根部的力矩超過模具的疲勞極限時,根部開始開裂,嚴重時可使凸緣連根拔掉,疲勞裂紋也是曲軸模具失效最常見的形式之一。
熱流道模具的分類 ♂
一般說來,熱流道系統(tǒng)分為單頭熱流道系統(tǒng)、多頭熱流道系統(tǒng)以及閥澆口熱流道系統(tǒng),單頭熱流道系統(tǒng)主要由單個噴嘴、噴嘴頭、噴嘴連接板、溫控系統(tǒng)等組成,單頭熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)較簡單,將熔融狀態(tài)塑料由注塑機注入噴嘴連接板,經(jīng)噴嘴到達噴嘴頭后,注入型腔,需要控制尺寸d、D、L和通過調(diào)整噴嘴連接板的厚度尺寸,使定模固定板壓緊噴嘴連接板的端面,控制噴嘴的軸向位移,或者直接利用注塑機噴嘴頂住噴嘴連接板的端面,也可達到同樣目的,在定模固定板的合適位置設(shè)置一條引線槽,讓電源線從模具內(nèi)引出與安裝在模具上的接線座連接,多頭熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)較復雜,熔融狀塑料由注塑機注入噴嘴連接板,經(jīng)熱流道板流向噴嘴后到達噴嘴頭,然后注入型腔,熱流道系統(tǒng)的噴嘴與定模板有徑向尺寸D配合要求和軸向尺寸限位要求,噴嘴頭與定模鑲塊有徑向尺寸d配合要求,保證熔融狀態(tài)的塑料不溢流到非型腔部位,并要求定模鑲塊的硬度淬硬50HRC左右。
分型面到熱噴嘴軸向定位面之間的距離L必須嚴格控制,該尺寸應(yīng)根據(jù)常溫狀態(tài)下噴嘴的實際距離L′加上模具正常工作溫度下噴嘴的實際延伸量L確定,為了保證噴嘴與熱流道板貼合可靠,不使熱流道板產(chǎn)生變形,在噴嘴的頂部上方設(shè)有調(diào)整墊,該調(diào)整墊與噴嘴自身的軸向定位面一起限制了噴嘴在軸向的移動,且有效地控制了熱流道板可能產(chǎn)生的變形,在常溫狀態(tài)下,調(diào)整墊與熱流道板和定模固定板之間控制0.025mm 間隙以便模具受熱后,在工作溫度狀態(tài)時調(diào)整墊恰好壓緊,熱流道系統(tǒng)的定位座和定位銷一起控制了熱流道板在模具中的位置,定位座與定模板有徑向尺寸D2配合要求,而且深度h必須控制準確,定位座的軸向起著支承熱流道板的作用,直接承受注射機的注射壓力,定位銷與熱流道板固定板有配合要求,熱流道板與模板之間必須留有足夠的空隙,以便包裹隔熱材料,熱流道板和固定板必須設(shè)有足夠的布線槽,讓電源線從模具內(nèi)引出與安裝在模具上的接線座連接。
噴嘴連接板與定模固定板之間有徑向尺寸D1配合要求,以便注塑機的注射頭與模具上的噴嘴連接板配合良好,在熱流道板附近,將定模板、熱流道板固定板、定模固定板用螺釘連接起來,增強熱流道板的剛性,閥澆口熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)最復雜,它與普通多頭熱流道系統(tǒng)塑料模具有相同的結(jié)構(gòu),另外還多了一套閥針傳動裝置控制閥針的開、閉運動,該傳動裝置相當于一只液壓油缸,利用注射機的液壓裝置與模具連接,形成液壓回路,實現(xiàn)閥針的開、閉運動,控制熔融狀態(tài)塑料注入型腔。
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