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DC53模具钢形成疲劳开裂、变形的原因以及防治方法

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DC53模具钢形成疲劳开裂、变形的原因以及防治方法

发布日期:2018-08-21 作者: 点击:

模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备,广泛应用于机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、军工、交通、能源等领域,为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务起到十分重要的支撑作用.模具材料的性能直接决定模具的使用寿命,进而影响工业生产的成本及效率。冷作模具钢DC53是日本大同特殊钢株式会社对SKD11进行改良的新型冷作模具钢,克服了SKD11高温回火硬度和韧性不足等弱点,其技术规范载于日本工业标准(JIS ) 64404中。Chiu等分析了碳化物分布和残余奥氏体对冷作模具钢磨损性能的影响,研究表明DC53具有优良的耐磨性。Went'’研究了DC53冲蚀磨损性能,提出碳氮共渗处理可降低DC53的冲蚀磨损速率。Lee等’5’对SKD 11在内的4种常用冷作模具钢进行研究,建立硬度与疲劳寿命的关系,并提出了冷作模具钢疲劳寿命预测的理论模型。通过对某型齿轮常温轧制成形平台发生断裂的滚轧轮进行断口分析,得出其主要失效形式是疲劳断裂。滚轧轮材料DC53冷作模具钢的断裂韧度及疲劳裂纹扩展的研究,因此,研究其断裂力学性能很有必要。

青岛DC53模具钢的厂家通过多方查找及结合多年的销售经验总结以下三点:

(1)开展断裂力学试验得到滚轧轮材料DC53冷作模具钢的断裂韧度风=22。18 MPa } m代应力比R=0。0 ,0。3 , 0。5时,Paris裂纹扩展速率公式材料参数C为3。439,1。293,1。582, m为2。66, 3。11, 3。13;扩展速率daldN随应力比R增大而增大。

(2)模拟结果与理论计算和试验结论相一致,且与理论解的相对误差在5%的小范围内,模拟方法可有效地用于DC53冷作模具钢裂纹应力强度因子的计算。

(3)通过FRANC3D计算得到的标准CT试样裂纹扩展寿命a-N曲线与裂纹扩展速率试验得到的寿命总误差在16.7%可接受的范围内,且计算求得的曲线与试验数据点基本处于较小误差范围内,因此裂纹扩展寿命的模拟方案较为准确,在工程中可应用于DC53冷作模具钢材料及其制品的剩余工作寿命的估算。

青岛Dc53模具钢使用的材料受到力的作用就会产生变形。随着力的增加,材料的变形总是要经历弹性变形阶段、塑性变形阶段、出现裂纹到裂纹扩展直至断裂阶段的过程。

变形失效是逐步进的,一般属于非灾难性的,因此不易被人关注。但是当变形量超过了模具的精度要求,成型的工件成为次品或废品时,也会造成模具的失效。另外,过度的变形最终也会导致断裂。

青岛Dc53模具钢工作温度较低的情况下,过量变形失效主要有过量弹性变形失效和塑性变形失效,在高温下的过量变失效主要有蠕变失效和热松弛失效。

过量弹性变形失效

材料受外力作用时产生变形,去掉外力时即消失,变形消失后材料的形状和尺寸完全恢复原样,这样的变形为弹性变形。

模具在使用过程中,产生的弹性变形量超过模具匹配所允许的数值,使得成型的工件尺寸或形状精度不能满足要求而不以服役的现象,称为过量弹变形失效。

判断过量弹性形失效比较困难,因为在工作状态下引起的变形导致失效的模具,在剖析和测量尺寸时,变形己经恢复。

塑性变形失效

模具在使用过程中,由于发生塑性变形改变了几何形状或尺寸,而不能通过修复继续服役的现象称为塑性变形失效。

塑性变形失效的主要形式有塌陷、墩粗、粗曲等。模具在工作时,一般承受很大的不均匀应力。当模具的某些部位所承受的应力超过工作温度下模具材料的屈服强度时,就会产生过量的塑性变形而造成模具的失效。

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