机械设计外文翻译.doc

本文研究了一个模具的热成型塑料注射，部分失败。模具的组成部分是由采用AISI H13和制造是为圆柱形的塑料杯咖啡铝包装用罐，生产目的。该工具属于一个系统，每个生产周期，同时四件。它展示了通过裂纹厚度在5个工作周期，那里的寿命预计可千万百万次单一的统一。本文指的是失败的工具表面的初步审查。有关的数据生产，加工和经营的一部分，收集和一个完整的摄影文件的创建。无损检测进行，包括硬度测量，荧光渗透液检查。进行化学分析和使用工具，使确定的材料。本文介绍了对裂纹萌生和扩展，并认为导致过早失效的主要原因的结论关键词：失效分析，刀具寿命，热作模具，模具工具钢是一种重要的类，并主要用于制作金属加工，木材和塑料生产过程中使用的工具以及工具。根据最终应用程序的工具钢在热作模具钢，冷作工具钢，高速工具钢，耐冲击工具钢，专用工具钢和工具钢waterhardening分1。热作模具钢用于应用中，温度是一个过程的模具材料加工的重要参数。结果，他们必须是一个非常高的质量。通常，他们是合金和淬火和回火后有无表面涂层，使用。在高温作业工具，模具是最关键的部件，由于其高制造成本，非常好的尺寸公差和反复热机械性能2高要求。行动中一死了，是受温度变化和循环增加应力和变形。在后果，它必须提出具体的机械性能，如：在温度较高的硬度和硬度高达600C稳定，良好的淬透性，脾气好，耐高强度在高温下，良好的韧性和耐磨性3。该工具制造商提供了高，支付一个确定的时间（模具的寿命）的具体要求广泛档次钢材。采用AISI H13的是最常见的热作模具钢使用。这是铬钼钒合金钢，经特殊加工工艺和严密控制，可以达到高纯度和非常精细结构4。由于技术的发展不断受到热加工工具，增加压力的工具故障仍然存在。材料故障可能会导致许多潜在的灾难性后果，任何情况下桅杆待澄清。失效分析的目的是确定和解释的原因，导致早期损坏，并需要确定并纠正其根源5。模具提出两个主要故障：裂缝和变形。由于骨折失败是灾难性的和现在更多的研究者的兴趣6,7。骨折，之前的最低产量，增加了成本的成就。突然和过早安装后死亡破坏中断生产。对模具失效分析在预测和预防类似情况的重要作用，并给出了可能延长和提高刀具寿命8。几篇文章，可在文学失效分析的基础上提出了实际模具大量故障样本。阿里夫研究涉及616对AISI H13钢10 17模具型材模具制造失败。他总结说，主要失效模式是骨折，43，磨损之后，26，挠度，19，混合模式，45，杂项，2，心轴有关，3。主要的骨折类型的失败是由于跟踪/开创性的画笔，主要磨损之一是相关的各种尺寸的变化，而最重要的偏转的失败是在轴承位置。纠错模具及其制造和使用的材料精心制定持续改进是不断变化的百分比。本文指的是热作模具初步审查提出过早失效2实验细节在模具制作的热注射成型。模具是一个成型机由四部分组成，并产生每个周期同时四件的一部分。四个组成部分之一，在生产经营失败。本文介绍了从工具的损坏表面初步审查结果。在某些情况下，结果都在这个阶段，并允许有关的切实可行的解决方案，提供立即与对应的故障模式相关的问题第一步是要获得的条件下，部分经营10很好的理解。收集记录的历史，与有关材料的选择，制造业数据和最终热处理第二步是要进行视力检查，编目，并在同一时间录制的实物证据。视觉给人以调查研究的机会，详细审查损坏表面和尝试找出断裂引发点模式和他们的传播方向。样品进行了检查，拍照，描绘和记录以确定任何特别重要，如裂缝或表面缺陷，面积特别照顾。失败的部分是首先检查并记录在任何表面进行清洗。在诸如灰尘，油漆表面上某些情况下，油的物质可能是重要线索，说明时代的断裂面和环境，使部分经营。照片拍摄于交货条件。第三步是决定一个行动方针。有几个资源调查员可以借鉴，以确定故障的原因。在这种情况下，样本被收集和初步观测准备。进行无损检测，包括荧光渗透液和硬度测量检查。洛氏C硬度测量了在背面的部分，与美国ASTM标准11根据。目视检查是由计算机辅助使用立体。化学分析也进行抢修，用于制作工具，确定的材料。本文介绍了关于失败，裂纹萌生和扩展，并导致了对模具过早损坏的主要原因状态的结论。本文开发适当的建议和补救策略。3。结果与讨论一个模具是用于生产的塑料（聚氯乙烯）为圆柱形铝咖啡包装罐，杯。这种塑料杯也标志着，由模具印刷，与该客户的公司标识。故障之前，模具进行二点零零亿（200,000,000）工作周期，生产八亿（800,000,000）件（杯）。仔细检查发现，其表面疲劳扩展标记模具分为四个腔。四个组成部分（插入）安装在这些腔，该产品成型。形成成分制成的Orvar最高法院工具钢（采用AISI H13的溢价），这是由Uddeholm公司交付。为组件设计寿命为千万（10,000,000）工作周期。当一个组件生产的产品质量无法接受的，它被替换一个新的。故障发生在四个组成部分之一，经过五百万（5,000,000）周期，只是在一生中的预测在正常工作条件下，塑料注入模具组件在温度180度之间170o C的模具和冷却水下来，对25 ，40 三温度，冷却水由孔，并提供丰富的盐。盐制冷量显着减少所记录的历史表明，机械加工和热处理以下是推动模具的组件制造适用于机械加工是由同一公司所使用的最后的模具。粗直径从65毫米转有人用切割深度可达0.5毫米，之前的最后尺寸。模具孔作了铣削。第三页纸 作者：“DUNREA德怡和科技”作者加拉茨大学史册，加工后，这首曲子是由一个合格的公司处理，以50-53人权委员会的最终硬度热。以下热处理周期如下：第一预热650C30分钟，在30分钟850C第二预热，在40分钟1030C淬火，冷却在martempering浴50010 min，然后在空气中自由地到50C。然后用热水清洗。淬火后硬度为53人权委员会。首先在2小时，在620oC空气冷却到室温，二次回火2小时，空气冷却到室温，终于在第三590oC回火2小时，空气冷却550oC回火。最后得到的硬度为48-50人权委员会，即较预期值低。这硬度降低，导致从表面（即碳当地亏损）热处理过程中脱碳。接受所获得的硬度的表面层考虑将取消在最后研磨阶段，揭示了所需的硬度与散装物料。热处理后，被送回片为后道工序的制造商。 （即精磨和抛光）。-微调进行了使用为0.2mm，最大切割深度式电气放电加工（EDM）是执行了对客户的公司标识雕刻和孔的注塑加工研磨，抛光进行了手动。该工具的视觉初步检查发现一个直径圆筒形状复杂一些变化。在成型表面（面）中心，公司标志印（图1a）。表面上看起来有些粗糙，但展品小圆接近表面的边缘（点图1a一）腐蚀的痕迹。在部分中心，有一个洞，通过对塑料注射件生产的模具按成。孔周围，钢呈现出的颜色改变，就好像它已经被烧毁（点图一）。这表明，该材料已经在本地遭受了显着的温度上升。停车后成型机操作，一熔化的塑料在注射量仍然孔。这种塑料清洗后应立即，否则它巩固和盖帽注射孔。显然，经营者不干净的部分瞬间，为了消除从注射孔塑料，他用的是涡轮增压气重新熔化。大火引起的在特定区域，从而显着的温度升高，钢是局部烧毁。因此，组件的强度降低注射部位周围的塑料。图的下面 图1。工具的脸（按表面）：（一）一般的方面;（二）详细经过审核的模具部分展示了表面上是肉眼可见的，从边缘走向单一注射孔裂纹扩展。裂纹路径导致部分材料剥离（点图。1b中二）。的回脸的工具有三个孔，一个大的中心之一，两个较小的接近边缘（图2a）。图。 2。工具的背面：（一）一般方面（二）详细第四页纸 作者：“DUNREA德怡和科技”作者加拉茨大学史册通过中心孔，熔融塑料被注入，而通过其他两个小孔冷却平均值（水）分发。之间的小孔和注射孔一个，裂缝观察，从一端到另一垂直传播。该器件还有两个圆形槽，一个深一浅。这些沟槽分开注射区冷却区。绝缘是保证由O型环垫圈。周围的冷却孔，槽，观察到显着腐蚀的痕迹（图2b）图。 3。工具的侧视图（一）一般方面（二）详细该组件的侧面显示了相当大的横截面的变化（图3a）。两个槽已作出的模具组件到正确位置。一个小洞钻了对大直径，用于安装目的该组件具有较小直径的中心，以便在操作过程中冷却水循环。这种冷却面积周长显示扩展物质腐蚀损坏，而在无腐蚀区域的表面有highroughness。在一块中心和周围的圆柱面较宽裂缝已发展（图3b）的周长。液体穿透性裂纹检测允许是不可见的裸眼照射，以及它们的传播路径（图4）。红色渗透液是故意选择，以方便观察。裂纹表面呈现如下课程的最低电阻（即表面粗糙度最高点）。该工具主要裂纹表现出对圆柱表面散热面积（图4，A）的出现。这对裂纹生长刻模表面（图4中的B），然后从邮票，通过边槽片，传播到年底在中央洞了（图4，丙，丁）。图。 4，使用穿透液体工具检查：（一）侧视图，（b）侧面查看详细信息，（三）雕刻模具表面，（四）模具表面的细节裂缝的发展从一个中学的主裂纹，几乎垂直它;并延伸到模具区（点图4一，四）。在快速裂纹扩展，从对内部散热面的中心孔，裂纹穿过模具表面。在这一点上，刻图章作为一个裂纹增长的障碍，而从另一面它作为一种高密度优惠残余应力路径行为。因此，二次裂纹已经制定出来。立体工具的表面检查发现这些二次裂纹的生长方向（图5点一）。所选择的放大使小裂隙带鉴定。人脸模具还介绍了物质损失（图5点二）少数地区。这可以归因于一个事实，即杆面是紧张 - 由于雕刻过程 - 因此造成的裂纹萌生材料支队。第五页纸进行了硬度测量在该工具（即注射区）背面无腐蚀点。图6给出了硬度压痕形貌。下面的硬度值，得到：（1）49,6人权委员会，（2）49,6人权委员会，（3）50,5人权委员会，（4）50HRC（5）49,5人权委员会。该工具提出了50HRC硬度均匀，即循环热处理后的预期值。这表明，脱碳层确实很窄，是在组件的最终加工中删除。因此，因为设计师的要求得到满足，所选择的热处理周期不能失败负责图5。工具的研究与立体脸化学分析材料进行了鉴定和其具体应用的适宜性评价。该工具是由采用AISI H13的溢价（W.Nr. 1.2344）。钢铁是提供的Uddeholm公司根据商业名称Orvar最高12。 Orvar最高法院是铬钼钢工具vanadiumalloyed热加工应用场合。其主要特点包括高的热冲击和热疲劳性能水平，良好的高温强度，优良的韧性和延展性，全方位，易加工，抛光，优良throughhardening性能，良好的硬化过程中的尺寸稳定性。这些特征的结合提供钢材制造合适的工具。因此，材料选择是正确的，并不能为失败负责。所用材料和名义组成的Uddeholm公司及标准规格特定化学组成13如表1所示。事实上，化学分析显示，该模具是采用AISI H13的高级工具钢（Orvar最高法院）和提供的材料制成，是正确的。图。 6。硬度测量点表1。钢的化学分析4。结论该mouldcomponent初步审查导致了以下结论对于模具（即采用AISI H13钢溢价）制造选择的材料被认为是最合适的材料之一热加工模具。化学分析证实了材料的成分和质量，这表明它不是为失败负责所需的淬火，回火后硬度最终被设计为50 53人权委员会。硬度测量立即进行热处理后，硬度稍低透露，从对刀具表面脱碳层造成的。这一层被证明是非常狭窄，辗转在最后加工（精细研磨）完全。展出的大部分材料所需的硬度，即50人权委员会。因此，应用热处理周期不为失败负责该故障是由于它的主要打击在组件的散热面积内表面展开。这对模具裂纹传播面，并在注射孔点结束。一般来说，裂缝优惠路径范畴展览强度降低（即电火花刻图章，锋利的边缘，如注塑孔细几何构型）。下列因素是裂缝的发展和模具组件的失败负责：第六页该组件的内部散热面没有适当的半径。事实上，当一个工具，具有相当的横截面的变化（即直径变化），应同时配合适当的半径在加工过程中形成的。半径的作用是消除局部应力集中。在本案中，目前尚不清楚这是否从设计错误或制造上台该组件的散热面积呈现增加表面粗糙度质量差。在平滑的表面，更好的流动和循环冷却性能。在相反的情况，表面不规则可转换定期液体流向动荡。在这个流程中，冷却剂（即水）可能会继续一段时间内（即血液循环不良），稳定型。因此，组件的冷却不足，导致材料局部温度增量扩张。就定期水流情况下，同样面积迅速降温和合同。显然，在操作过程中部分是受到的不断扩大和收缩周期，造成了广泛的材料的应变（因热冲击），并导致裂纹萌生。的冷却剂的质量也起着重要的作用。在具体应用中使用的水是盐丰富，造成巨大的物质腐蚀。腐蚀表面粗糙度增加，阻碍了正常的水流量，加剧了热冲击并移除特定地区的材料，减少当地的力量此外，在成型机保养不当被发现。正如前面提到的操作之间的变化（即当机器完全停止），在注入塑胶余额被解除了注射用大火洞。当地气温隆乳材料燃烧造成的，如对组件的表面颜色变化的证明。不适当的定期维修不能被视为具体失败的主要原因，但已被证明有效的工具，以减少寿命。参考书目1 .工具钢介绍：“Uddeholm高性能工具钢”，Uddeholm公司，比利时，pp.9，2009。 2。 Valberg，：。“挤出铝型材焊接”，诠释。 z的材料和产品技术，第17卷，Nr.7，pp.497 - 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Scula face parte dintr-un sistem careproduce simultan