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SKD11模具钢过载失效原因分析


SKD11模具钢过载失效原因分析。过载失效系指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷(包括随机波动载荷)作用引起的失效,包括韧度不足和强度不足两类失效。其中对韧度不足出现得脆断失效应予以重视。

(1)材料韧度不足的失效由于此类失效前无宏观征兆和断裂突发性,是冷作模具失效中最危险的事故,以往因此类失效也出现过人身事故,给生产安全和经济建设造成很大的损失。这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现,如冲头折断、开裂,甚至产生爆裂,其特征是失效产生前无明显塑性变形,宏观断口无剪切唇,且比较平坦,造成模具不可修复的永久失效。产生这种失效与模具材料韧度不足,承受过高应力有关。对冷挤压模具实际承载能力分析计算可知,冲头失效前承受工作应变能力是材料断裂消耗能的上千倍,说明了工作时冲头承受高潜在动能和低的断裂抗力。根据能量守恒原理,冲头断裂势几乎全部能量变为扩展动能,其扩展的极限速度可达10³m/s。当模具结构存在应力集中,如六方冷镦冲头尾部过渡区r≤1mm时,应力中集中系数Kt=2,冷挤压冲头台阶处r=3mm时,Kt=1.3,甚至机械加工刀痕、磨削粗痕迹等均可成为薄弱环节,产生失稳断裂。高碳、高合金的冷作模具钢,使用状态为回火马氏体和二次析出相,含有较多一次剩余碳化物,材料硬度高,基体吸收能量、松弛应力.应变的能力低,一次碳化物的不均匀性分布又严重降低材料韧度。因此这类失效断口看不到宏观变形,微观变形的尺寸大致与碳化物间距相当。
(2)强度不足失效在冷镦、冷挤压冲头中材料抗压、弯曲抗力不足,SKD11模具钢易出现镦头下凹、弯曲变形失效。在新产品开发中容易产生此类失效,原因工作载荷过大,模具硬度偏低有关。实际经验说明,冷镦冲头硬度<56HRC,冷挤冲头硬度<62HRC时易出现这类失效;同时说明材料强度不足,塑性有余,有韧度潜力可以发挥。解决此类早期失效的经验方法是:脆断失效减硬度(增强度);变形失效增硬度(增强度)。 2.2.2 磨损失效磨损失效是指模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗,使工作部位(刃口、冲头)形状和尺寸发生变化引起的失效。

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