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什么是模具的熱疲勞?模具熱疲勞特點介紹
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2019-12-06 | 508 次瀏覽 | 分享到:
快速冷卻和快速加熱作用產生的熱應力是模具熱疲勞的主要原因。 模具的熱疲勞是在模腔表面產生微裂紋。這些裂縫中的一些呈單條的形式,另一些連接成細網格,也稱為“裂縫”
  快速冷卻和快速加熱作用產生的熱應力是模具熱疲勞的主要原因。  模具的熱疲勞是在模腔表面產生微裂紋。這些裂縫中的一些呈單條的形式,另一些連接成細網格,也稱為“裂縫”
模具鋼  
  熱疲勞裂紋的產生不僅與交變拉伸應力和壓縮應力有關,還與模具表面的高溫氧化有關。  由于加工坯料的熱應力、氧化腐蝕和擠壓裂紋等因素,熱疲勞裂紋產生后會繼續擴展。
  
  熱疲勞是熱加工模具,尤其是壓鑄模的常見失效模式。因熱疲勞而失效的鋁模具占總失效的60% ~ 70%。  模具表面溫度的升高傾向于擴張表面,但是受到模具內層的較低溫度部分的限制,在模具表面上造成壓縮應力。  由于高溫模具的表層材料的屈服強度將降低,熱應力將容易超過模具材料的屈服強度,并導致表層的壓縮塑性變形。  鍛造脫模時,模具表面迅速冷卻,特別是采用噴水冷卻時,模具表面立即冷卻至室溫,從而產生相反方向的溫度梯度。因此,當鍛件脫模時,模具外表面的壓應力逐漸減小并轉化為拉應力。  模具的表面金屬隨著加熱和冷卻而膨脹或收縮。模具和注入模具或壓制高溫坯料的高溫熔融金屬之間的溫差越大,模具表面金屬的膨脹和收縮越大,產生的拉伸應力越大,熱疲勞裂紋產生得越快。
  
  在研究模具抗熱疲勞性能與鋼沖擊韌性之間的關系時,發現模具鋼沖擊韌性越高,模具抗熱疲勞性能越高。  模具的硬度對抗熱疲勞性也有顯著影響。  5CrNiMo鋼硬度與熱疲勞敏感性的關系熱處理后模具的硬度越高,其抗熱疲勞性越低。
  
  模具熱疲勞是熱加工模具常見的損傷形式。  熱疲勞裂紋往往是早期脆性斷裂和機械疲勞的來源,因此會加速模具的斷裂。  熱疲勞裂紋出現后,還會加劇模具的磨損過程,因此延緩熱疲勞裂紋的產生是提高模具使用壽命的一個重要方面。  當模具基體硬度較低時,仍可使用鍛造質量的細小裂紋。  相反,如果模具基體的塑性韌性低,小裂紋將迅速擴展成粗裂紋,導致模具早期失效。  裂紋擴展區的油深度通常更大。然而,由于鍛造壓力巨大,模具中產生巨大的機械應力,促使熱疲勞裂紋繼續向內部擴展。  當模具材料具有足夠高的斷裂韌性值時,熱疲勞裂紋可以繼續亞穩態擴展以形成更深的機械疲勞裂紋。當模具材料的斷裂韌性值小于裂紋尖端的應力強度因子時,將不穩定傳播發生,模具將由于低應力脆性斷裂而失效。
  
  熱疲勞裂紋引起的失效是壓鑄模具的主要失效形式。  經過多次冷熱循環后,模具表面反復承受壓縮和拉伸應力循環,導致熱疲勞。  由于模腔被熔融金屬沖刷,熱鍛模中沒有金屬-塑料可變摩擦力的影響,所以壓鑄模的熱疲勞裂紋產生裂紋。  裂紋的截面很短,并且垂直于輪廓。  裂縫的寬度和長度是不同的。通常,寬度約為0.5毫米,長度約為1毫米。氧化物和液態金屬留在裂紋中。  導致壓鑄模熱疲勞(開裂)的因素很多。澆注溫度和模具預熱溫度之間的溫差越大,冷卻速度越快,熱疲勞裂紋就越有可能發生,并且它們也與熱循環速度、熱處理工藝和模具表面處理密切相關。  裂紋萌生的循環次數與模具材料和應變水平等因素有關。
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