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断裂力学性能拉伸和大型塑料模具钢块疲劳性能之间的关系
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断裂力学性能拉伸和大型塑料模具钢块疲劳性能之间的关系,模具,外文文献,中文翻译
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断裂力学性能拉伸和大型塑料模具钢块疲劳性能 之间的关系 摘要 ： 塑料模具 如保险杠，仪表板，汽车零部件等通常是由大型预硬化钢块加工的。由于其尺寸，热处理生产混合的微观结构，不断与来自淬火表面的距离，在这改变断裂韧性和抗疲劳性能是众所周知的， 通常低于 一个完全淬火和回火条件。模具的反应缺陷（例如，由于不正确的焊接裂纹床沉积）， 着重讨论在服务取决于钢性能 。这反过来取决于热处理和微观结构。 点态确定的拉伸 ，夏比逐点测定 裂韧性和旋转弯曲疲劳性能进行了大的 数据 块。 研究了 高周疲劳调查在楼梯的情况的方法。样品取自不同深 度的花朵。之间的力学性能，断裂的关系表面形貌及微观结构进行了研究。 关键词： 塑料模具钢金相，机械性能 ;断裂韧性，高循环疲劳断口 1 介绍 大型锻钢坯 (通常截面尺寸 1米 1米且超过 1米长 )通常是用来制造塑料模具 的 (图 1a),也用来辅助制作汽车零部件 ,如热塑性塑料保险杠、仪表盘 ,通常是聚丙烯或强化聚丙烯丙烯腈 丁二烯共聚物 ( 应力 取决于模具在 生产时注射 聚合物的压力和当 时的 热梯度 段 ,并 会通过缝隙和各种设 计缺陷而增大（尤其是不受热处理影响的 焊接沉积 物 ， 所以 建议用较小的组 合 件）。 压力 还会因为不正确 的操作 而 大幅提高 ,如已形成的不完的塑件， 每个模具在它的使用寿命内将 会 生产数百万件产品 ,相当于一个汽车的总 运行寿命 ;因此 ,疲劳效应也 需要 经过仔细考虑。 发 现 高压的 树脂流是裂纹 发生 甚至扩展的主要 诱因 ，流动树脂渗 入裂纹正好 起到了 一个楔子的作用。由于经济和物流的原因 ,传统机械部件的生产 过程 (粗加工、热处理工艺和精加工 )已被放弃 ,常 用 预硬化加工钢坯代 替 。 40957标准 ),C,合金钢 表 1 钢坯的截面尺寸常与原 钢坯 锭节 相同 （因为大锭是不可行的）；因此，只有通过反复锻造的过程和每个组成的交替伸长和压缩周期才能获得一个合适的减速比。总变形远 量 小于在每个步骤中的变形 量 ，并且在效果没有可比性，因为每个步骤实现只有有限的减速比（ 根据钢坯大小 ,脱氢 阶段 可能需要数天 ,而奥氏体化、回火阶段只要 1 - 2天。通常情况下，钢坯的奥氏体化在 840氏度的温度范围 ,然后在 油中淬火，温度范围在 550过一个回火阶段可以应用）最终获得一个 330热阶段通常在空气中进行。 由于锻造在加热过程中 会 产生 明显的脱碳毛坯，外部物质脱离（通常 执行 的是行标 ）可高达 20 毫米（加上尺度）。此外，钢坯可 分 成需 要 的大小 的尺寸 （ 一般 不对称）；保险杠模具钢坯通常锯成一个 种钢坯的规格超过淬透性钢 ,因此在大型油淬钢坯微观结构 中 发生 了微观变化 ，都 会 受到随后回火的影响。 最后模具的形状是在抛光 或电加工模具车间 完成 的，其次是在 特定区域内研磨抛光或未抛光 的模具及表面 进行 处理；根据要求，随着焊接 点 的增加，形状处理也应该增加。由于锯切加工操作 ,任何在原有的不同部位的微观结构 都会 发生变化，都会在模具的表面得以体现 ,位置和缝隙处的 焊接热 效应 缺陷 通常都 存在。 先前的研究已经表明简单的 混合淬火对 于 淬火和回火韧性低 德 合金钢的微观 组织会产生不良 影响 ;然而，虽然 已经研究了其他工具钢的 断裂韧性， 但 考虑 到其与 大型钢坯内部发生的不同的微 观 结构的关系，同样的上述钢的性能最近才由作者进行了分析。现在的工作，对后者的 成果 (涉及抗剪强度 ,硬度、拉伸性 能和应变能力 )进行 了 总结 并研究 完成 了 钢 的 疲劳 过程 和深度分析断裂发生在不同测试试样表面 的 评估断裂 的 机制。 4 结论 对钢坯应进行整体的微观结构检 查。回火马氏体只发生在接近表面处，逐渐到钢坯内部，上下贝氏体（ 回火） 遍布 整体 ;珠光体逐渐出现在 更 深 的部位 ，并成为核心的主要 组织 。 硬度和拉伸性能在钢坯内部 会 发生明显变化，然而 ,除了核心区 ,他们在整体 上是 符合 一般 值 的 。应该看到，最 小 拉伸性能值在空间上不对应测量 的最小 硬度值 ;如考虑三维效果，应该得出 这样的 结论，钢坯的最 小 拉伸性能 小 于最 小 实测值。 淬火和回火钢的断裂韧性值是非常 小 的（约 40 2） ，考虑到最大 的抗拉强度始终与 实验 一致， 因 纯变形 而断裂 的 一般是 减聚力的作用。 室温下，这种钢是在其比 较 韧 ， 脆性转变 的 温度曲线范围。在核心处适度的断裂韧性提高可以归因于能耗的韧性区域，当深度增加时，它们出现在一个有限的分断裂面 ， 均不接 近表面 并且逐步向中心靠拢。相比之下，所有单独重新加热处理（淬火和回火） 的 样本导致 断裂韧性值超过 60 2，有的超过 100 2， 甚至 会有 较高的强度。因此，观察到标本 的 低韧性 是由于热处理导致的微结构所造成的影响，并在较大的尺寸的钢坯和模具 上表现出宏观上的性能 。而本文关注的问题只是钢坯，很有必要注意的是已出版的 到的样品可以代表 一个同钢级 的 钢坯，不同的制造商 生产的钢坯 韧性是不同的 。 当旋转弯曲疲劳强度振幅在 N = 106周期时， 且在钢材表面为 560材核心接近 495 ，获得的无缺口试样，显然与钢的抗张强度成正比，而不是 其断裂韧性。对该样品单独重新加热处理 时其 疲劳强度增长约 25，但由于原来的 保持 状态 的 差异。后者 真实 原因仍有待进一步讨论。 钢断裂的方式 所体现的不同 宏观脆性（即塑性约束）与 其在 不同的 热处理 条件 而造成的从表面到核心 钢坯的 不同 韧性 有关 ， 但这些 影响不能 完全 解释 单独加热处理时的 高韧性 试样 ，此后的事实 表明其 是一个微米 级 尺度的微 观 结构 上 的差异。扫描电镜观察抛光和蚀刻部分 的研究 正在进行中。更高应力的模具 的横向组件 中经常 发生 模具闭合力，并在这种情况下，位于远离模具区域 且 曲率半径大的地方可以（并且通常是）被采用。因此，钢的无缺口 疲劳行为是在亚临界缺陷在这些区域传播，而最初的钢的断裂韧性，和对于这种缺陷在整个模具脆性传播有关。无论是无缺口疲 劳强度，断裂韧性（如 常没有提及在塑料模具钢的规格，因此设计者可以含蓄地假设这些性质类似于低合金调质碳遇到那些钢有相同的拉伸强度。相反，目前的结果表明，在 热处理 条件下这些大型钢坯 特别是断裂韧性 的性 能 更低 。因此，在考虑实际热处理 对模具进行防脆性 断裂的设计， 利用断裂力学的方法，并考虑到实际冶金条件下，应当建议。 468470 (2007) 193200of , b, in a of 2007 m 1 m m in to 1a), in to of or to in s be by by be be of +39 0115644663; +39 D. is to a of to of be be be an as a of 957 1), a C, )of is to of a be of is in in 2007 e e .,1 006; in as of to in a 006; 006at to a to A of . et 470 (2007) 193in a be up 0 mm( be to to a U of of 2,3, in at of by is in by or by or in by of of an a). to at (b)a 1.5 on a of be as 2 40880C in in 50600C be to a 30300in a 0by to of at in be at of of 4,5; 68, by 2,9,10by an of an of to in 2970(L) 1285(T) 1190(S) to be 0 mm at as of a is as in )or a is of in or in a of i et 470 (2007) 193200 195of in as to a of d = 6 of in 2. at in ; mm a); 105 mm by b); 450 mm by c); 650 mm by d)in it is of of 3). LT in 4 to 7 to to to a as a of 5 in 90550C, h of in 2, to to in by 11, in at at at 285 T to a 2% at to 2a),2bd), 2c d). by up 85 mm 70 mm a of is 50 to is 2c d), by of ed on in at or to in in 3)3) is . et 470 (2007) 193 = 106in %)18 581 638 70650 493 19 559 17 608 24 700 590 469 537 577 69470C to 50to 75 2C(4), to 75C KV or L , LT of 45 mm 40 s ST 84 ), a 3). to or of 0 4 at 4). as of to 12 on in in 40 mm to 60 mm to .2 to , an of is of by to in a in of 5% to to of of in to at 60 mm “X” “O” . et 470 (2007) 193200 197T of 454. at in of at 5a); at is by 5b); at is a of in 5c). T is to in to be to is by of w of of 0 by to 13), it by 6a of is 30 30 mm to of 17a b). in to in in be of to of is at by in 5. of 75of at a b) to b); c). et 470 (2007) 193
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