Analyse der Ursachen für Überlastungsfehler bei der Bearbeitung von Kaltumformwerkzeugen

(1) Fehler aufgrund unzureichender Materialzähigkeit

Da diese Art von Versagen keine Makrozeichen und plötzlichen Brüche aufweist, handelt es sich um den gefährlichsten Unfall beim Versagen von Kaltarbeitsformen. In der Vergangenheit kam es auch bei Personenunfällen zu solchen Ausfällen, die zu großen Einbußen bei der Produktionssicherheit und der wirtschaftlichen Konstruktion führten. Diese Art von Bruchversagen im instabilen Zustand kann bei Kaltfließpressen und Kaltstauchwerkzeugen leicht auftreten, z. B. Stempelbruch, Rissbildung oder sogar Platzen. Es zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Versagen keine offensichtliche plastische Verformung auftritt und am Makrobruch keine Scherlippe vorhanden ist. Und relativ flach, was zu einem dauerhaften, irreparablen Versagen der Form führt.

Dieses Versagen hängt mit einer unzureichenden Zähigkeit des Formmaterials und einer übermäßigen Beanspruchung zusammen. Die Analyse und Berechnung der tatsächlichen Tragfähigkeit der Kaltfließpressmatrize zeigt, dass die Arbeitsdehnungskapazität des Stempels vor dem Versagen das Tausendfache des Bruchenergieverbrauchs des Materials beträgt, was zeigt, dass der Stempel eine hohe potenzielle kinetische Energie und eine niedrige hat Bruchfestigkeit während der Arbeit. Nach dem Prinzip der Energieerhaltung wird nahezu die gesamte Energie des Stempelbruchpotentials in kinetische Expansionsenergie umgewandelt, und die Expansionsgrenzgeschwindigkeit kann 10 m/s erreichen. Wenn in der Matrizenstruktur eine Spannungskonzentration vorliegt, beispielsweise in der Übergangszone am Ende des sechseckigen Kaltstauchstempels r≤1 mm, beträgt der Spannungskonzentrationsfaktor Ktu003d2, bei der Stufe des Kaltfließpressstempels ru003d3mm, Ktu003d1,3, sogar Bearbeitungswerkzeugmarkierungen , Schleifen von rauen Stellen usw. können zu Schwachstellen werden und instabile Brüche verursachen. (Leitfaden: Oberflächenbehandlungstechnologie ist ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der Lebensdauer von Druckgussformen)

Hochgekohlter, hochlegierter Kaltarbeitsstahl, der Verwendungszustand ist angelassener Martensit und sekundäre Ausscheidungen, enthält mehr primäre Restkarbide, das Material weist eine hohe Härte auf und die Matrix absorbiert Energie und entspannt Spannungen. Die Dehnfähigkeit ist gering und die ungleichmäßige Verteilung der Primärkarbide verringert die Zähigkeit des Materials erheblich. Daher ist bei dieser Art von Versagensbruch keine makroskopische Verformung zu erkennen, und die Größe der mikroskopischen Verformung entspricht in etwa dem Karbidabstand.

(2) Unzureichender Festigkeitsversagen

Bei Kaltstauch- und Kaltfließpressstempeln sind die Druck- und Biegefestigkeit des Materials unzureichend und der Kopf neigt zum Absinken und Biegeversagen. Solche Fehler können bei der Entwicklung neuer Produkte aufgrund einer zu hohen Arbeitsbelastung und einer geringen Formhärte auftreten. Die praktische Erfahrung zeigt, dass die Härte des Kaltstauchstempels weniger als 56 HRC und die Härte des Kaltfließpressstempels weniger als 62 HRC beträgt. Es besteht die Gefahr, dass diese Art von Fehler auftritt. Gleichzeitig zeigt es, dass die Materialfestigkeit nicht ausreicht, die Plastizität zu hoch ist und das Zähigkeitspotenzial genutzt werden kann.

Die empirische Methode zur Lösung dieser Art von Frühversagen lautet: Sprödbruchversagen verringert die Härte (Verbesserung); Verformungsversagen erhöht die Härte (Verstärkung).

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