Анализ отказов пресс-формы для литья под давлением из стали H13

Время публикации: 05 / 10 2021 Автор: Редактор сайта Посещений: 13000

С помощью оптического микроскопа, сканирующего электронного микроскопа, твердомера, ударной испытательной машины и т. Д. Были проанализированы первые причины выхода из строя штампа для литья под давлением из стали H13 для формовки алюминиевого сплава. Результаты показывают, что типом разрушения формы является общее хрупкое разрушение. Основная причина заключается в наличии более серьезных структурных дефектов, таких как сегрегация полос, неметаллические включения и жидкий карбид в литейной стали. В то же время процесс термообработки нецелесообразен; неметаллические трещины образуются вокруг включений и жидких карбидов под действием термического напряжения и механической силы. Расслоение ленты и необоснованный процесс термообработки снижают ударную вязкость формы, вызывают быстрое распространение трещин и, в конечном итоге, приводят к преждевременному разрушению формы.

Сталь H13 в настоящее время является наиболее широко используемой штамповой сталью для горячей обработки. Благодаря своей высокотемпературной прочности и твердости, он обладает хорошей ударной вязкостью, характеристиками термической усталости и определенной износостойкостью в среднетемпературных условиях, а также может противостоять коррозии расплавленного металла. , Часто используется для изготовления форм для литья под давлением.

Во время использования форма для литья под давлением должна выдерживать ударное и сжимающее напряжение высокотемпературного расплавленного металла, а также выдерживать растягивающее напряжение, возникающее при сжатии металла для литья под давлением во время извлечения из формы. Напряженная ситуация более сложная, и процесс использования часто происходит из-за термических трещин и общего отказа из-за хрупкого разрушения, коррозии или эрозии.

Существует множество факторов, вызывающих отказ формы для литья под давлением. Правильно определить причину поломки сложно. Кроме того, качество стали Н13 отечественных производителей неодинаково, а процесс термообработки нецелесообразен. Это вносит большой вклад в анализ отказов штампа для литья под давлением. трудный.

Металлургический завод использовал формы для литья под давлением алюминиевых сплавов из стали Н13, и всего в опытном производстве было изготовлено более 100 изделий. Форма была полностью сломана после того, как использовалась менее суток, что привело к определенным экономическим потерям для завода. Чтобы найти причину выхода из строя штампа для литья под давлением из стали Н13, автор выполнил
Анализ отказов.

Организационные недостатки

В отожженной структуре стали штамповой заготовки наблюдаются явные дефекты сегрегации полос. Ленточная сегрегация - это своего рода сегрегация по химическому составу. При ковке и прокатке стального слитка дендритная сегрегация, образующаяся в процессе затвердевания, прокатывается и удлиняется, образуя зону сегрегации. Во время отжига карбид выделяется вдоль зоны сегрегации, образуя полосу с разной степенью плотности. Сегрегация. Ленточная сегрегация - самый простой и самый важный индикатор для измерения степени сегрегации стали H13. Он может отражать сегрегацию легирующих элементов и дендритов в структуре стального слитка и целесообразность процесса горячей обработки. Он оказывает значительное влияние на ударную вязкость стали в поперечном направлении. Таким образом, стандарт NADCA # 2007-2003 четко определяет допустимый уровень отожженной структуры и сегрегации полос стали H13. Ленточная сегрегация оказывает большое влияние на структуру и свойства после закалки. После закалки в бедной углеродом зоне образуется низкоуглеродистая мартенситная структура, а в богатой углеродом зона формируется высокоуглеродистая криптонная мартенситная структура, которая в конечном итоге передается по наследству. Закаленное состояние. Ленточная сегрегация вышедшей из строя стали для штампа является серьезной, а структура очень неровной, что серьезно влияет на поперечную вязкость штампа.

Неметаллические включения и жидкие карбиды в зоне сегрегации. Исследования показали, что повторный нагрев и диффузия слитка могут уменьшить сегрегацию элементов, но для стали H13 сегрегацию трудно полностью устранить, и, как только она появляется в зоне сегрегации, большое количество неметаллических включений и жидких карбидов дополнительно снизит поперечную ударную вязкость стали. Это также важная основа для определения того, соответствует ли уровень сегрегации диапазона требованиям NADCA # 2007-2003. По результатам испытаний чистота штамповой стали низкая, а зона сегрегации содержит большое количество неметаллических включений. Среди них включения крупных частиц DS Al 2 O 3 достигли уровня 2.0, что серьезно нарушает целостность матрицы. , Под действием внешней силы легко образуются трещины. Прочность стали снижается с увеличением количества включений, и чем больше размер включений, тем больше влияние на ударную вязкость. Разжиженные карбиды представляют собой крупные и непрерывные блоки в слитке стали H13, которые после ковки ломаются и распределяются в цепочки вдоль направления ковки. Обычный процесс термообработки практически не влияет на распределение и морфологию сжиженных карбидов. Следовательно, цепочечное распределение сжиженных карбидов все еще можно увидеть в ленточной области закаленной структуры. Подобно включениям, сжиженные карбиды могут увеличивать хрупкость стали из-за их собственного разрушения или отделения от поверхности раздела матрицы. Кроме того, локальные остроугольные карбиды в виде цепочек могут легко вызвать концентрацию напряжений и микротрещины. Концентрированное распределение неметаллических включений и жидких карбидов, с одной стороны, серьезно влияет на поперечную вязкость стали, а с другой стороны, во время использования легко образуются источники трещин.

Слишком высокая твердость формы

Из результатов испытаний на твердость видно, что твердость вышедшей из строя формы выше, чем рекомендованный диапазон твердости NADCA # 2007-2003, и распределение неравномерно. По кривой закалки и отпуска стали H13 можно увидеть, что чрезмерно высокая температура закалки или низкая температура отпуска могут привести к повышению твердости стали H13, а недостаточный отпуск может вызвать неравномерное распределение твердости формы. Форма может иметь высокую твердость после закалки и отпуска из-за неправильной эксплуатации или регулирования температуры печи во время процесса термообработки, что дополнительно влияет на ударную вязкость формы и, наконец, приводит к нестабильному состоянию микроструктуры и чрезмерному остаточному внутреннему напряжению. Большой размер, легко растрескивается под воздействием внешней силы, что приводит к преждевременному разрушению формы.

Процесс отказа

Во время использования форма для литья под давлением должна выдерживать ударное и сжимающее напряжение высокотемпературного расплавленного металла, а также растягивающее напряжение, создаваемое сжатием отлитого под давлением металла во время извлечения из формы, а условия эксплуатации являются относительно суровыми. Из результатов испытаний видно, что большое количество включений и жидких карбидов сосредоточено вблизи очага трещины на поверхности. Имеются отличия в упругости, пластичности и коэффициенте теплового расширения включений и жидких карбидов от матрицы. При многократном приложении термического напряжения и механической силы вокруг включений и жидких карбидов легко образуется концентрация напряжений, и в конечном итоге возникают микротрещины. Из-за низкой ударной вязкости штамповой стали, когда образуются микротрещины, штамп не обладает достаточной вязкостью, чтобы предотвратить распространение трещин. Когда напряжение превышает предел прочности на излом, легко вызвать проникновение трещин в матрицу, что приведет к растрескиванию матрицы и ее выбрасыванию. Исходя из этого, можно сделать вывод, что неметаллические включения и осажденные жидкостью карбиды в штамповой стали вызвали ранние микротрещины на поверхности штампа, а чрезвычайно низкая ударная вязкость штамповой стали вызвала быстрое распространение трещин, что является важная причина растрескивания матрицы.

Меры по улучшению

Согласно приведенному выше анализу, для стали H13 и процесса ее термообработки,
Были внесены следующие улучшения:

Сталь H13 использует процесс электрошлакового переплава для улучшения чистоты стали и снижения содержания неметаллических включений; контролировать скорость переплавки или использовать другие процессы плавки для контроля размера и количества жидкого карбида.
За счет высокотемпературного диффузионного отжига и многократной многонаправленной ковки с большим коэффициентом ковки улучшается сегрегация полос и уменьшается количество жидкого карбида.
Параметры процесса термообработки пресс-формы должны строго контролироваться, чтобы гарантировать, что общая твердость пресс-формы находится в заданном диапазоне.

Узел Обсуждение

Излом формы - хрупкое разрушение. Причина в том, что в микроструктуре штамповой стали наблюдается относительно серьезная сегрегация полос, больше неметаллических включений и жидких карбидов в зоне сегрегации, а также отсутствие разумного процесса термообработки приводит к снижению общей твердости пресс-формы. выше. Совместное действие этих факторов приводит к чрезвычайно низкой ударной вязкости формы.
Неметаллические включения в штамповой стали и вблизи жидкого карбида легко образуют ранние микротрещины, а чрезвычайно низкая ударная вязкость штамповой стали приводит к быстрому распространению трещин и, наконец, к поломке штампа в целом.
Для будущего производства завод выбрал высококачественную штамповочную сталь H13 и строго контролировал параметры процесса термообработки. Значительно увеличен срок службы штампа. После литья под давлением 10 000 деталей крупных сквозных трещин не наблюдалось.

Сохраните источник и адрес этой статьи для перепечатки.:Анализ отказов пресс-формы для литья под давлением из стали H13

Minghe Casting Company специализируется на производстве и предоставлении качественных и высокопроизводительных литых деталей (ассортимент металлических деталей для литья под давлением в основном включает Тонкостенное литье под давлением,Литье под давлением,Литье под давлением в холодной камере), Round Service (Служба литья под давлением,Обработка с ЧПУ,Изготовление пресс-форм, Обработка поверхности) .Любое индивидуальное литье под давлением из алюминия, магния или замака / цинка, а также другие требования к отливкам, пожалуйста, свяжитесь с нами.

МАГАЗИН ЛИТЕЙНОЙ КОМПАНИИ ISO90012015 И ITAF 16949

Под контролем ISO9001 и TS 16949, все процессы выполняются на сотнях передовых машин для литья под давлением, 5-осевых станках и других объектах, от струйных до стиральных машин Ultra Sonic. Minghe не только имеет современное оборудование, но и имеет профессиональное оборудование. команда опытных инженеров, операторов и инспекторов для воплощения в жизнь проекта заказчика.

Контрактный производитель отливок под давлением. Возможности включают в себя детали для литья под давлением алюминия с холодной камерой весом от 0.15 фунта. до 6 фунтов, быстрая установка и обработка. Дополнительные услуги включают полировку, вибрацию, удаление заусенцев, дробеструйную очистку, окраску, гальванику, нанесение покрытий, сборку и оснастку. Обрабатываемые материалы включают такие сплавы, как 360, 380, 383 и 413.

ИДЕАЛЬНЫЕ ЦИНКОВЫЕ ДЕТАЛИ ДЛЯ ЛИТЬЯ В КИТАЕ

Помощь в проектировании литья цинка под давлением / сопутствующие инженерные услуги. Изготовление на заказ прецизионных отливок из цинка под давлением. Могут изготавливаться миниатюрные отливки, отливки под высоким давлением, отливки в формы с несколькими суппортами, отливки в обычные формы, единичные отливки под давлением и независимые отливки под давлением, а также отливки с герметизацией полости. Отливки могут изготавливаться длиной и шириной до 24 дюймов с допуском +/- 0.0005 дюйма.

Сертифицированный ISO 9001 2015 производитель литья под давлением из магния и изготовления форм

Производитель литья под давлением из магния, сертифицированный по стандарту ISO 9001: 2015. Возможности включают литье под давлением магния под высоким давлением с горячей камерой до 200 тонн и холодной камерой на 3000 тонн, проектирование инструментов, полировку, формование, механическую обработку, порошковую и жидкостную окраску, полный контроль качества с возможностями CMM , сборка, упаковка и доставка.

Minghe Casting Дополнительные услуги литья по выплавляемым моделям и т. Д.

Сертифицирован ITAF16949. Дополнительные услуги трансляции включают инвестиционное литье,литье в песчаные формы,Гравитационное литье, Литье по выплавляемым моделям,Центробежное литье,Вакуумное литье,Постоянное литье формыВозможности включают EDI, техническую поддержку, твердотельное моделирование и вторичную обработку.

Литейная промышленность Примеры использования запчастей для: автомобилей, велосипедов, самолетов, музыкальных инструментов, судов, оптических устройств, датчиков, моделей, электронных устройств, корпусов, часов, машинного оборудования, двигателей, мебели, ювелирных изделий, приспособлений, телекоммуникаций, освещения, медицинских устройств, фотографических устройств, Роботы, скульптуры, звуковое оборудование, спортивное оборудование, инструменты, игрушки и многое другое.