温挤压温度行为对模具早期失效的影响研究

• 作 者: 栗育琴
• 机 构: 广西大学
• 出 处: 广西大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 温挤压模具 仿真模拟 温度行为 早期失效

温挤压模具早期失效问题已成为温挤压技术进一步发展和推广的主要制约因素之一。本文以某一军品壳体零件的失效模具作为研究对象，采用温度场数值模拟理论、刚塑性原理及DEFORM-3D软件对该壳体零件的成形过程进行仿真模拟。结合模具实际工况和仿真模拟得到的相关数据分析了温挤压生产中主要由温度行为引起的模具失效情况。经过研究，得到了温度变化及其引起模具早期失效的规律：　　
1．在温挤压成形过程中，工件的温度分布不均匀，在工件壁厚方向存在温度梯度，与凹模接触处的温度较之与凸模接触处的温度低。此外工件变形最剧烈的地方以及摩擦产生最剧烈的地方是温度最高的区域。　　
2．挤压过程凸模温度分布差异很大，凸模前端工作部分温度明显高于其他部分。凸模在挤压开始时温度瞬间升高，在挤压过程中凸模温度升高较平稳，在挤压终了后温度又会瞬间降低。　　
3．坯料温度与模具预热温度相差越大，模具急冷急热越严重，越易造成冷热疲劳失效。坯料温度超过800℃会加速凸模的冷热疲劳过程。　　
4．模具与高温金属坯料之间存在润滑不充分时磨损现象严重加剧。通过仿真模拟得到了有关模具磨损的相关数据，利用Archard模型计算出了模具的磨损深度，并得到温度与模具磨损深度的关系曲线和温度与磨损系数的关系曲线。　　
5．模具温度高于400℃时，其硬度会随着温度的升高而急剧降低。凹模容易出现压塌，凸模容易发生软化镦粗变形现象。　　
6．凸模软化现象随挤压速度变化而变化，挤压速度越小，凸模前端积聚热量越多凸模软化越严重。凸模软化变形的结果是凸模前端镦粗和局部磨损。适当提高挤压速度可以改善这种早期失效状况。　　
7．当坯料温度低于700℃时，凸模因应力超过模具材料的屈服强度发生塑性变形而失效。综合考虑，为了提高模具寿命坯料温度应控制在700℃～800℃之间。　　
8．凹模内径突变处因温度引起材料回火软化易发生堆塌或凹陷变形。