延長冷作模具壽命的途徑
延長冷作模具壽命的途徑
用于評價失效抗力或承載能力的指標:對于整體材料通常用σs,σb,σf,Ak,等。對于裂紋體(缺口)JIC,KIC,及缺口強度等。韌性斷裂的材料,這些指標測得的實驗數據相對比較穩定,重現性好,能夠較好的反映了材料的失效抗力指標。
對于脆性斷裂的材料,包括韌——脆混合斷裂的材料,其失效抗力的評價還很不完善。主要問題是這類材料的屈服與斷裂無明顯界限;材料性能測試數據分散性大,測定較困難,因而國內外對此類材料的評價各不相同。
(1)脆性是與韌性相反定義的一項材料強度塑性指標,評價材料脆性,采用強度一塑性綜合指標為宜,用單一強度或塑性指標尚不能完整表述脆性材料的屬性。
(2)材料的脆斷過程往往是從無宏觀裂紋——裂紋體形成——裂紋擴展斷裂。所以評價材料脆性,應分別考慮無宏觀斷裂紋體的材料脆性和有裂紋體的材料脆性兩種屬性。
(3)無宏觀裂紋體的脆性材料斷裂評價,用斷裂消耗能量評價,如拉伸、壓縮、彎曲等應力一應變的面積(或力一位移曲線下面積),沖擊功等消耗的能量。表面的粗糙度和缺陷尺寸對此性能測量影響很大。
(4)有裂紋體的材料用斷裂韌性指標評價:如KIC JIC GIC等擴展裂紋體消耗的能量,但是脆性材料的斷裂韌性值都很低,裂紋體尖端形狀和性能的均勻性對性能測量影響很大。經過對W6Mo5Cr4V2鋼冷擠壓沖頭模具實際承載能力分析計算可知,脆性失效材料承受工作應變能力是斷裂消耗能的上千倍,幾乎全部能量轉變為擴展動能,使沖頭迅速爆裂。
材料強度和韌度雖然并非總是相互矛盾,但這種矛盾關系具有普遍l生。有關評價冷作模具材料抗脆性斷裂的性能問題有待進一步探討。
根據實踐經驗,在選擇模具材料和制定合理處理工藝方面,提出一些減少冷作模具早期失效,延長冷作模具壽命的途徑。
(1)細化冷作模具鋼的碳化物的顆粒或晶粒尺寸,可提高模具鋼材的強度和斷裂韌度,提高模具鋼材的抗脆斷能力。
(2)提高模具表面質量,由于脆性材料對表面缺陷特別敏感(缺口應力集中),采用拋光、磨光、表面強化等途徑均可提高抗脆斷能力。
(3)復相組織增韌增強,在材料中增加一種或數種增韌增強的彌散組織,可以起到吸收能量,阻礙裂紋擴展的作用。例如增韌的ZrO2,殘余奧氏體,相變硬化鋼等都能起到增韌效果。
(4)纖維增強復合材料,利用金屬,非金屬纖維材料的強韌性制備復合材料,提高抗斷裂強度。
(5)梯度材料,根據不同性能要求采用復合多層功能梯度材料,如用表面抗脆性能好的涂層材料來提高表面處理韌度等。
(6)采用不同加工工藝,熱處理工藝等,如脆斷失效減硬度(增強度);變形失效增硬度(增強度)等。可以在一定范圍內提高抗脆斷能力。
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