精鍛齒輪模具失效分析

精鍛齒輪模具(mújù)失效分析匯報人：朱倩雨班級：材料(cáiliào)11301班組號：第四組小組

成員：陳哲、朱倩雨、周怡共十七頁匯報(huìbào)綱要結(jié)論(jiélùn)及改進措施4模具及材料的基本信息1理化檢測及分析2分析及討論35共十七頁一·模具及材料的基本(jīběn)信息

模具材料：5Cr4Mo3SiMnVAl；制造工藝：下料-改鍛-退火-粗加工-熱處理-精加工-磨斷面-最終檢驗實際工作條件：模具在300T摩擦壓力機上工作，工件坯料加熱到850-1050℃，模具先預(yù)熱到250-300℃，工作中用水基石墨潤滑劑潤滑和降溫(jiàngwēn)，以保證模具正常生產(chǎn)和工件順利脫模；模具失效：型腔齒頂表面出現(xiàn)嚴(yán)重開裂和磨損。共十七頁二.理化(lǐhuà)檢測與分析1、宏觀(hóngguān)表面觀察共十七頁2、化學(xué)成分分析(fēnxī)測得失效模具化學(xué)成分如表1，基本符合(fúhé)GB/T1299-2000標(biāo)準(zhǔn)。共十七頁3、硬質(zhì)測定(cèdìng)圖3.檢驗結(jié)果表明，距齒頂距離越近，基體硬度越低，說明在工作過程中模具表面發(fā)生(fāshēng)回火軟化。共十七頁4、顯微組織(zǔzhī)分析

用硝酸酒精溶液侵蝕后，試樣在顯微鏡下呈現(xiàn)取向垂直于凹模上表面(biǎomiàn)的明暗相同的袋狀組織。共十七頁

模具工作面表面金相組織如圖所示，正常(zhèngcháng)組織應(yīng)為隱針狀馬氏體+殘余奧氏體+碳化物，圖6a中，組織為針狀馬氏體+殘余奧氏體+碳化物，并有組織不均勻情況。圖6b中，發(fā)現(xiàn)局部直徑大概300μm左右的橢圓形區(qū)域的淬火馬氏體，說明回火時馬氏體并未完全轉(zhuǎn)變，造成組織不均勻。共十七頁三.分析(fēnxī)及討論1、化學(xué)成分的影響

經(jīng)化學(xué)成分分析可知該模具材料化學(xué)成分在合理范圍之內(nèi)，可以證明當(dāng)發(fā)現(xiàn)該內(nèi)部組織出現(xiàn)異常時，排除原始材料化學(xué)成分的因素，有必要分析鑄造及后續(xù)熱加工熱處理工序(gōngxù)可能出現(xiàn)的問題。共十七頁2、回火軟化(ruǎnhuà)的影響模具齒頂基體硬度梯度測試結(jié)果表明，模具表面發(fā)生回火(huíhuǒ)軟化，距齒頂表面距離越近，基體硬度越低。說明模具在服役時，模具表面溫度達(dá)到5Cr4Mo3SiMnVAl鋼的回火(huíhuǒ)溫度600-620℃，發(fā)生回火(huíhuǒ)軟化，距表面0.3mm基體硬度降為47HRC，低于技術(shù)條件所規(guī)定的要求（HRC48~52）,軟化層升讀在8mm左右。待精鍛時，被加熱到800~1050℃的坯件接觸到模具型腔表面，型腔表面迅速升溫。表面軟化效應(yīng)使模具型腔表面硬度急劇降低，當(dāng)精鍛時表面凹凸不平的坯件與模腔發(fā)生壓力和摩擦?xí)r，很容易在模腔表面突起薄弱處造成磨損溝槽。共十七頁3、帶狀組織(zǔzhī)的影響工作面所受的壓應(yīng)力和熱膨脹冷縮效應(yīng)將在不同的組織之間產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，為表面裂紋提供向內(nèi)部擴展的通道，大大促進熱疲勞裂紋的擴展。同時龜裂的出現(xiàn)(chūxiàn)使表面強度降低，也使磨損更加嚴(yán)重，加速模具的失效。共十七頁4、回火不充分(chōngfèn)的影響模具工作面表面金相組織(zǔzhī)中存在組織(zǔzhī)不均勻現(xiàn)象，除與垂直方向觀察到的帶狀組織有關(guān)外，與熱處理不充分也有很大關(guān)系。不均勻的微觀組織在一定程度上影響到模具的使用性能和壽命。共十七頁四.結(jié)論(jiélùn)及改進措施1、結(jié)論該齒輪(chǐlún)精鍛模具的主要失效形式為熱疲勞失效，表現(xiàn)為齒頂龜裂，熱疲勞裂紋和磨損，模具表面發(fā)生回火軟化，內(nèi)部存在帶狀組織，一次碳化物沿取向聚集分布，熱疲勞裂紋沿帶狀組織應(yīng)力集中處發(fā)生擴展。共十七頁2、改進(gǎijìn)措施（1）通過高溫擴散退火降低原始帶狀偏析程度，利用多向鍛造和超細(xì)化正火處理消除帶狀處理組織(zǔzhī)。（2）嚴(yán)格控制熱處理制度，采取淬火后，600~620℃兩次回火處理，每次2h，充分消除淬火馬氏體組織。（3）實際操作時保證模具進行充分預(yù)熱，及時利用潤滑劑和脫模劑，保證正常生產(chǎn)順利脫模。共十七頁參考文獻[1]王孟等.H13鋼汽車熱鍛模具失效機理(jīlǐ)分析[J].鍛壓技術(shù)，2008，（33）4,83-86[2]蘇治光，H13鋼鋁合金壓鑄模龜裂原因分析及防治措施[J].金屬熱處理，2007，（32）10,96[3]李克敏等.H13熱擠壓凸模失效形式及提高壽命的途徑[J].機械工人（熱加工），2003(12),50-53.[4]陳再枝.模具鋼手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.11,419共十七頁謝謝(xièxie)！共十七頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)精鍛齒輪模具失效分析。制造工藝：下料-改鍛-退火-粗加工-熱處理-精加工-磨斷面-最終檢驗。不均勻的微觀組織在一定程度上影響到模具的使用性能