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H13 大型挤压模具分流桥断裂失效分析

2014-11-19 10:08| 发布者: 虫儿飞| 查看: 2728| 评论: 0|来自: 中国电镜网

摘要: 某大断面 H13 铝型材挤压模具经过短期服役后,模具分流桥根部发生断裂,在原材料和制造过程未见异常的基础上,围绕材料的性能、组织、化学成分和失效件断口等对该模具进行分析,结果表明,模具失效原因是由于热处理性 ...

H13 大型挤压模具分流桥断裂失效分析

王彦俊

(辽宁忠旺集团有限公司,辽宁 辽阳 111003

摘要: 某大断面 H13 铝型材挤压模具经过短期服役后,模具分流桥根部发生断裂,在原材料和制造过程未见异常的基础上,围绕材料的性能、组织、化学成分和失效件断口等对该模具进行分析,结果表明,模具失效原因是由于热处理性能没有达到设计要求,硬度偏低、屈强比小,模具的使用温度高,原材料晶粒组织粗大,分流桥位置应力集中等综合原因所导致的,模具最佳使用温度为 500550 ℃。

关键词: H13 钢;分流桥;挤压模具;失效分析

Failure analysis of H13 large extrusion die distributary bridge breakage

WANG Yan-jun

(Liaoning Zhongwang Group Co Ltd, Liaoyang 111003, China)

Abstract: After a large section of H13 aluminum extrusion die used for short-term, the die distributary bridge breaked. On the basis of normal stock and manufacturing process, we analyse the stock properties, structure, chemical composition and failure part fracture of the die. The results indicate that the reasons of die failure are heat treatment not met requirements,hardness lower, yield strength and tensile strength ratio lower, the die using temperature high and die distributary bridge position stress focused. The die optimum using temperature is 500550 .

Key words: H13 steel; die distributary bridge; extrusion die;failure analysis


H13 钢(4Cr5MoSiV1)是国际上广泛应用的一种空冷硬化型热作模具钢。H13 钢具有较高的韧性和耐冷热疲劳性能,不容易产生热疲劳裂纹;而且抗粘结力强,与熔融金属相互作用小,因此广泛应用于热镦锻、热挤压和压铸模具的制造[1]。随着铝型材应用行业的不断发展,近年来市场对铝型材的断面形状、尺寸公差、表面质量等方面都有了越来越严格的要求,而模具的工作条件又是非常恶劣的,在高温、高压下承受剧烈的摩擦、磨损作用,因此对模具的要求也越来越高,对提高模具的使用寿命至关重要。

根据生产现场调查,该失效模具用于 125 MN 挤压机,模具外形尺寸790 mm×(170180mm,挤压比为 25.7,最大挤压力为(25-26) MPa,模具预热温度为(500±10) ℃,挤压速度为 0.7-1.3 m/min,铝锭最高加热温度为(525±10) ℃,最终挤压铝型材约 10 t 左右失效,正常该模具挤压应达到 40 t 以上,失效形式模具分流桥处出现裂纹,挤压合金状态 7N01S-T5,该模具采用的原材料为瑞典进口H13 钢,其原材料组织符合北美 NADCA-203 标准,通过对断裂分流桥宏观断口分析、微观断口分析、模具受力分析、室温拉伸、高温拉伸、金相组织分析、硬度检验、冲击试验、化学成分分析等综合考虑,找出失效原因,并为同类故障的发生提供参考。

1 试验过程与结果

1.1 断口宏观观察

由图 1 可见,该模具为某大型铝合金型材挤压模具上模—分流模,白色箭头所指为断裂失效位置;将图 1 中失效位置进行分解,见图 2,断口宏观较为平齐,无明显塑性变形,断裂面与主应力方向垂直如图 1 红色箭头所示,为典型脆性断口,有明显放射棱线,为解理断裂[2-3],出现线性多源特征,白色箭头所示为裂纹源区,黑色箭头所指示的区域为裂纹扩展区,该区存在自挤压裂纹处流入的铝合金,源区颜色发暗,宏观未见夹杂等其他肉眼可见冶金缺陷。




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