Causes et solutions des défaillances de moules de presse hydraulique

Cet article présente principalement les raisons de l'échec depresse hydrauliquemoules et solutions.

1. Matériau du moule

L'acier à moules appartient à la catégorie des aciers alliés. Sa structure présente des défauts tels que des inclusions non métalliques, des ségrégations de carbures, des porosités centrales et des points blancs, qui réduisent considérablement sa résistance, sa ténacité et sa tenue à la fatigue thermique. On distingue généralement les moules ordinaires et les moules de haute qualité. Grâce à des techniques de production avancées, les moules de haute qualité sont d'une grande pureté, présentent une structure homogène, une faible ségrégation et offrent une ténacité et une tenue à la fatigue thermique élevées.

Solution : Forger des moules ordinaires pour briser les grosses inclusions non métalliques, éliminer la ségrégation des carbures, affiner les carbures et uniformiser la structure afin d'obtenir l'effet de moules de haute qualité.

2. Conception des moules

Lors de la conception du moule, les dimensions extérieures du module doivent être déterminées en fonction des caractéristiques du matériau et des dimensions géométriques de la pièce formée afin de garantir la résistance du moule. De plus, lors du traitement thermique et de l'utilisation du moule, un faible rayon de congé, une section à paroi mince et étendue, une importante différence d'épaisseur de paroi et un positionnement inadéquat des trous et des fentes peuvent facilement engendrer une concentration excessive de contraintes et l'amorçage de fissures. La conception du moule doit éviter autant que possible les angles vifs, et l'emplacement des trous et des fentes doit être optimisé.

3. Processus de fabrication

1) Procédé de forgeage

Le moule contient de nombreux éléments d'alliage, présente une grande résistance à la déformation lors du forgeage, une faible conductivité thermique et une température eutectique basse. Un manque de précautions peut entraîner la rupture du moule. Il convient de le préchauffer à 800-900 °C, puis de le chauffer à 1065-1175 °C. Afin d'éliminer les grosses inclusions non métalliques, la ségrégation des carbures et d'affiner ces derniers, des opérations de refoulement et d'étirage doivent être répétées de manière uniforme pendant le forgeage. Lors du refroidissement après forgeage, des fissures de trempe ont tendance à apparaître, notamment des fissures transversales au centre. Un refroidissement lent aprèsforgeagepeut éviter ce problème.

2) Découpe

La rugosité de surface issue de l'usinage influence fortement la résistance à la fatigue thermique du moule. Une faible rugosité de surface dans la cavité du moule, exempte de défauts tels que marques d'outil, rayures et bavures, est essentielle pour prévenir les concentrations de contraintes et l'amorçage des fissures de fatigue thermique.
Solution : Lors de l’usinage du moule, veillez à éviter les marques de couteau sur les rayons des angles des pièces complexes. Éliminez les bavures sur les trous, les bords des rainures et les fonds.

3) Broyage

Lors du meulage, la chaleur de friction localisée peut facilement provoquer des défauts tels que des brûlures et des fissures, et générer des contraintes de traction résiduelles sur la surface meulée, entraînant une défaillance prématurée du moule. Les brûlures dues à la chaleur de meulage peuvent induire un revenu de la surface du moule jusqu'à la formation de martensite revenue. Cette couche de martensite fragile et non revenue réduit considérablement la résistance à la fatigue thermique du moule. Lorsque l'élévation de température locale de la surface meulée dépasse 800 °C et que le refroidissement est insuffisant, le matériau de surface subit une ré-austénitisation et une trempe en martensite. La surface du moule génère alors des contraintes structurelles plus élevées. L'élévation de température de la surface du moule induit des contraintes thermiques pendant le meulage, et la superposition de ces contraintes structurelles et thermiques peut facilement provoquer des fissures de meulage dans le moule.

4) Usinage par électroérosion

L'usinage par électroérosion est une méthode de finition indispensable dans le processus moderne de fabrication des moules. Lors de la décharge d'étincelles, la température locale instantanée dépasse 1000 °C, provoquant la fusion et la vaporisation du métal au point de décharge. Il en résulte une fine couche de métal fondu et resolidifié, présentant de nombreuses microfissures et d'un blanc éclatant. Sous la charge du moule, ces microfissures peuvent facilement se transformer en macrofissures, entraînant une rupture prématurée et une usure du moule.
Solution : Après l’usinage par électroérosion, le moule est revenu afin d’éliminer les contraintes internes. Toutefois, la température de revenu ne doit pas dépasser la température de revenu maximale avant l’usinage par électroérosion.

5) Procédé de traitement thermique

Un traitement thermique approprié permet au moule d'acquérir les propriétés mécaniques requises et d'améliorer sa durée de vie. En revanche, une conception ou une mise en œuvre inadéquate du traitement thermique, entraînant une défaillance du moule, compromet gravement sa capacité portante, provoquant une défaillance prématurée et une réduction de sa durée de vie. Les défauts de traitement thermique incluent la surchauffe, la surcuisson, la décarburation, la fissuration, une couche de trempe irrégulière et une dureté insuffisante. Après une période d'utilisation, lorsque les contraintes internes accumulées atteignent un seuil critique, un traitement de relaxation des contraintes et un revenu doivent être effectués. À défaut, le moule risque de se fissurer sous l'effet des contraintes internes lors de son utilisation ultérieure.

4. Utilisation de moules

1) Préchauffage des moules

Le moule, à forte teneur en éléments d'alliage et à faible conductivité thermique, doit être préchauffé à température optimale avant utilisation. Une température trop élevée lors de son utilisation entraîne une diminution de sa résistance et un risque de déformation plastique, pouvant aller jusqu'à l'effondrement de sa surface. À l'inverse, un préchauffage insuffisant provoque une variation brutale de la température de surface dès la mise en service, engendrant d'importantes contraintes thermiques et un risque accru de fissuration.
Solution : La température de préchauffage du moule est fixée entre 250 et 300 °C. Ceci permet non seulement de réduire l’écart de température lors du forgeage et d’éviter les contraintes thermiques excessives en surface, mais aussi de limiter efficacement la déformation plastique de la surface du moule.

2) Refroidissement et lubrification du moule

Pour réduire la charge thermique du moule et éviter les températures élevées, on le force généralement à refroidir pendant son intervalle de moulage. Les cycles périodiques de chauffage et de refroidissement du moule peuvent provoquer des fissures de fatigue thermique. Après utilisation, le moule doit être refroidi lentement ; sinon, des contraintes thermiques se produisent, entraînant des fissures et une rupture.
Solution : Lors du fonctionnement du moule, un lubrifiant graphite à base d’eau contenant 12 % de graphite permet de réduire la force de formage, d’assurer un écoulement normal du métal dans la cavité et de faciliter le démoulage. Ce lubrifiant graphite possède également un effet de dissipation thermique, contribuant ainsi à réduire la température de fonctionnement du moule.

Voici l'ensemble des causes et solutions de défaillance des moules de presse hydraulique.Zhengxiest un fabricant spécialisé danséquipement de presse hydrauliqueSi vous avez besoin de quoi que ce soit, n'hésitez pas à nous contacter.