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深度解讀模具失效形式三:疲勞

深度解讀模具失效形式三:疲勞

模具為什么會疲勞?如何延緩模具的疲勞是東莞市弘超模具科技有限公司模具失效研究中心的主要課題。弘超模具失效研究中心研究表明,疲勞失效的特征,是在模具的某些部位,經過一定的服役期,萌生了細小的裂紋,并逐漸向縱深擴展,裂紋擴展到一定的尺寸后,嚴重削弱模具的承載能力而引起斷裂。疲勞裂紋萌生于應力較大的部位,特別是有應力集中的部位(尺寸過渡、缺口、刀痕、磨削裂紋等)。疲勞斷裂時,斷口可分為兩部分:一部分是疲勞裂紋發展形成的疲勞處破裂斷面,呈現貝殼狀,疲勞源位于貝殼頂點;另一部分為突然斷裂,呈現不平整的粗糙斷面。

使模具發生疲勞損傷的根本原因是循環載荷。凡促使表面拉應力增大的因素,均加速疲勞裂紋的萌生。
冷作模具在高硬度狀態下服役,此時,模具鋼具有很高的屈服強度和很低的斷裂韌性。高的屈服強度有利于推遲疲勞裂紋的萌生,但低的斷裂韌性使疲勞裂紋的擴展速率加快和臨界長度減小,使疲勞裂紋的擴展循環數大大縮短。因此冷作模具,其疲勞壽命主要取決于疲勞裂紋萌生時間。東莞市弘超模具科技有限公司模具失效研究中心研究表明,選擇高強韌性模具鋼(如:DC53、VIKING模具鋼)是解決冷作模具疲勞失效的最有效手段。
熱作模具一般在中等或較低的硬度狀態下服役,模具的斷裂韌性比冷作模具高得多。因此,在熱作模具中,疲勞裂紋的擴展速度低于冷作模具,臨界長度也大于冷作模具。熱作模具疲勞裂紋的亞臨界擴展周期較冷作模具長得多。但是,熱作模具表面受急冷急熱,容易萌生冷熱疲勞裂紋。熱作模具的疲勞裂紋萌生時間,比冷作模具短得多。因此,許多熱作模具,其疲勞斷裂壽命主要取決于疲勞裂紋的擴展時間。熱鍛模在手錘擊時,可能受力過載,但更為多見的也是疲勞破壞。東莞市弘超模具科技有限公司實際應用證明,日本大同高壽命熱作模具鋼DH31-S以及瑞典Uddeholm熱作模具鋼DIEVAR具有優異的抗熱疲勞性能。

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資料來源:東莞市弘超模具科技有限公司 模具失效研究中心
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