Falha na matriz de forjamento a quente: causas e análise

Falha na matriz de forjamento a quente: causas e análise

A matriz de forjamento é uma ferramenta crucial no processo de forjamento, que é um fator chave no processo de produção. A matriz é considerada um acessório consumível e sua falha refere-se à perda de seu uso funcional durante sua vida útil especificada. A vida útil da matriz refere-se ao número de peças produzidas desde o momento em que é colocada em uso até o desgaste normal que leva ao seu consumo.

A falha prematura da matriz pode resultar em interrupções de produção, aumento de custos, diminuição da competitividade no mercado e redução de benefícios económicos para a empresa. Maximizar o desempenho do material da matriz, melhorar sua qualidade e vida útil e reduzir os custos de produção é uma grande preocupação na indústria de forjamento.

Este artigo enfoca as principais causas de falha na matriz de forjamento e fornece maneiras eficazes de melhorar sua vida útil.

A manifestação da falha da matriz de forjamento a quente

As matrizes de forjamento de martelo e as matrizes de forjamento de máquinas são matrizes de conformação a quente usadas em martelos de forjamento livre, martelos de forjamento e prensas. Estas são matrizes típicas para trabalho a quente que sofrem estresse mecânico e térmico durante o processo de trabalho. O estresse mecânico vem principalmente do impacto e do atrito, enquanto o estresse térmico é causado pela alternância de aquecimento e resfriamento.

Devido às complexas condições de trabalho das matrizes de forjamento, sua falha também pode ser complexa, incluindo desgaste e trincas da peça da cavidade, fadiga térmica (fissuração térmica) e deformação plástica da superfície da cavidade.

A Figura 1 ilustra os vários modos de falha que podem ocorrer em diferentes partes da cavidade da matriz de forjamento.

Diferentes posições de falha da matriz de forjamento na cavidade

Figura 10 Temperatura de trabalho e distribuição das tensões térmicas na superfície da cavidade.

(3) Seleção inadequada do tipo de refrigerante/lubrificante.

(4) A temperatura da superfície da cavidade do molde está muito alta.

(5) Pré-aquecimento inadequado do molde.

(6) Seleção inadequada do material do molde.

(7) Defeitos de tratamento térmico e defeitos de tratamento de superfície.

As contramedidas correspondentes para melhorar a fadiga térmica (fissuras) são as seguintes.

(1) Evitar o revenido e o amolecimento da superfície causados ​​pela temperatura excessiva da superfície da cavidade, o que pode reduzir a resistência à fadiga térmica da matriz.

(2) Use medidas de resfriamento adequadas e eficazes para evitar estresse térmico excessivo na superfície e têmpera e amolecimento da superfície.

(3) Escolha uma temperatura apropriada de pré-aquecimento do molde, normalmente entre 150 e 200°C, evitando temperaturas muito altas ou muito baixas.

(4) Selecione o material da matriz com alta qualidade e excelente tenacidade.

(5) Implementar um processo de tratamento térmico correto, como usar uma temperatura de austenitização adequada, uma alta taxa de resfriamento de têmpera e revenido completo, para evitar uma camada espessa excessiva de nitreto e nitreto de veios durante a nitretação.

Deformação plástica (colapso)

Características topográficas da deformação plástica em matrizes de forjamento a quente

Figura 11 Características topográficas de deformação plástica em matriz de forjamento a quente

Quando a matriz de forjamento é submetida a uma tensão de trabalho que excede a resistência ao escoamento do material da matriz, ocorre deformação plástica. A Figura 11 mostra as características morfológicas típicas da deformação plástica causada por severo revenimento e amolecimento da superfície devido à temperatura excessivamente alta da superfície da cavidade na matriz.

A deformação plástica ocorre frequentemente em partes da cavidade da matriz que estão sujeitas a tensão e calor, como nervuras e curvaturas. A alta temperatura da peça bruta e o aumento da temperatura devido ao atrito durante o processo de deformação da cavidade (que é superior à temperatura de revenido da matriz) reduzem a resistência ao escoamento do material da matriz e formam uma camada amolecida na superfície. Na parte mais profunda desta camada, podem ocorrer deformações plásticas, como colapso de bordas e cantos ou depressões na cavidade profunda.

As principais causas da deformação plástica da matriz de forjamento ocorrem como segue:

  • Uma temperatura da peça bruta excessivamente baixa, levando a uma tensão de fluxo excessiva do material da peça.
  • Seleção incorreta do material do aço da matriz, como resistência térmica insuficiente do aço da matriz.
  • Uma temperatura de matriz excessivamente alta.
  • Processo de tratamento térmico inadequado, como baixa dureza da matriz.

As contramedidas correspondentes para melhorar a deformação plástica são as seguintes:

  • Aqueça as peças brutas até uma temperatura inicial de forjamento apropriada e mantenha a temperatura da peça bruta acima da temperatura final de forjamento durante o processo de forjamento.
  • Escolha material de matriz com maior resistência a altas temperaturas e resistência ao revenido.
  • Evite temperaturas excessivas de pré-aquecimento e temperaturas da superfície da cavidade durante o forjamento da matriz.
  • Implemente o processo de tratamento térmico adequado para aumentar a dureza da matriz conforme necessário.

Conclusão

Os principais modos de falha das matrizes de forjamento incluem desgaste e trincas da cavidade, fadiga térmica (fissuras térmicas) e deformação plástica da superfície da cavidade.

Este artigo revisa as principais formas de falha em matrizes de forjamento e identifica suas causas, oferecendo soluções para evitar falhas e fornecendo referência para fabricantes de forjadores.

Conteúdo relacionado

블로그로 돌아가기

댓글 남기기

댓글 게시 전에는 반드시 승인이 필요합니다.