鍛造模具材料的物理性能知識(附主材及優缺點介紹~)
很多人不知道鍛造模具材料的物理性能知識的知識,小編對附主材及優缺點介紹~進行分享,希望能對你有所幫助!
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鍛造模具材料的物理性能知識
通常,熱作模具的工作溫度在200℃~600℃甚至更高,在這樣寬的溫度區間以及脈沖式的熱負荷和機械負荷長期作用下,會引起鍛造模具材料組織的變化和性能(如硬度)的不穩定性,導致加速磨損、塑性變形和龜裂,從而使模具提前失效。
因此,鍛模材料的穩定性對鍛模的使用壽命具有重要的意義。
鍛模材料良好的導熱性和耐回火性,可使鍛模在復雜的工作條件下保持模具表面的硬度和組織穩定性。
檢查鍛造模具材料組織穩定性常用的簡單方法:在模具的工作溫度長時間保溫(通常選擇預定的壽命期),然后測量不同溫度和不同時間的對應的硬度,硬度值可以定性地反映材料的抗拉強度和抗磨損的水平。
鍛模材料是在高硬度、高強度、高耐磨性及足夠韌性的狀態下使用,其冷熱加工都十分困難,因此,要求鍛造模具材料應具有對模具的綜合技術經濟指標有重要影響的良好冶煉、鑄造、鍛造、切削加工、熱處理和表面處理和冷熱加工工藝性能。
鍛造模具材料的冶金質量對模具的可靠性、壽命和經濟性有十分重要的影響。
模具任何部位的低倍和高倍組織及力學性能都必須符合技術條件的要求,不允許有目視可見的非金屬和金屬夾雜物、縮孔、晶粒不均勻、嚴重偏析和疏松、白點、裂紋、萘狀斷口等低倍組織缺陷,以及過燒、過熱、嚴重脫碳、滲碳等高倍組織缺陷。
模具鋼的淬透性越高,其淬硬層(表面的馬氏體組織至半馬氏體組織的深度)越深,則模具耐磨性好。
淬透性是衡量模具鋼接受淬火能力的重要標志,是選擇模具鋼及其熱處理工藝的重要依據。
鍛模材料要求導熱性能好,以保證模具模膛表面的熱量盡快傳導散失,避免模具因工作部分表面溫度過高而降低其力學性能。
保持模具應有的硬度,有利于減少熱磨損及熱疲勞損傷。
附主材及優缺點介紹~
1、方法描述:纏繞工藝基本用于制造中空、圓形或橢圓形結構件,如管道和槽。
纖維束經過樹脂浸潤后沿各種方向纏繞在芯軸上,工藝過程由纏繞機和芯軸轉速控制。
樹脂:無要求,如環氧、聚酯、聚乙烯基酯和酚醛樹脂等。
纖維:無要求,直接使用線軸架的纖維束,不需要機織或縫織成纖維布。
2)可通過測定穿過樹脂槽的纖維束攜帶樹脂量控制樹脂含量。
4)結構性能優異,因為直線纖維束可以沿各個承載方向鋪層。
5)使用低粘度樹脂,需要注意力學性能和健康安全性能。
5、典型應用:化學品儲藏罐和輸送管,氣缸,救火員呼吸罐。
樹脂:通常為環氧、聚酯、聚乙烯基酯和酚醛樹脂等。
4)結構性能優異,因為纖維束沿直線排布,纖維體積分數較高。
5)纖維浸潤區域可完全密閉,減少揮發物釋放。
5、典型應用:房屋結構的梁和桁架,橋梁,梯子和圍欄。
1、方法描述:將干纖維鋪覆在下模內,可以預先施加壓力使纖維盡量與模具形狀貼合,并予以粘合綁定;然后,把上模固定在下模上形成型腔,再將樹脂注入型腔。
通常采用真空輔助樹脂的注入和對纖維的浸潤,即真空輔助樹脂注入工藝(VARI)。
一旦纖維浸潤完成,即關閉樹脂導入閥,并將復合材料進行固化。
樹脂注入和固化既可以在室溫下進行,也可以在加熱條件下完成。
樹脂:通常為環氧、聚酯、聚乙烯酯和酚醛樹脂,雙馬來酰亞胺樹脂可以在高溫下使用。
縫合纖維更適合此工藝,因為纖維束間隙利于樹脂傳送;有專門研發的纖維可以促進樹脂流動。
芯材:蜂窩泡沫不適用,因為蜂窩單元將被樹脂充滿,壓力也會導致泡沫塌陷。
2)由于樹脂被完全密封,健康安全,操作環境干凈整潔。
4)結構件上下兩面均為模具面,易于后續表面處理。
1)搭配使用的模具價格昂貴,為了承受較大壓力,重量大,相對笨重。
5、典型應用:小型而復雜的航天飛機和汽車零部件,火車座椅。
七、其他灌注工藝-SCRIMP,RIFT,VARTM等。
1、方法描述:將干纖維以類似與RTM工藝中的方式鋪覆,然后鋪上玻纖布和導流網。
鋪層完成后,用真空袋完全密封,在真空度達到一定要求時,將樹脂導入整個鋪層結構。
樹脂在層合板中的分布依靠導流網引導樹脂流動來實現,最后自上而下將干纖維完全浸潤。
縫合纖維更適合此工藝,因為纖維束間隙加速樹脂傳送。
2)模具一面為真空袋,大大節省模具成本,且對模具承受壓力的要求降低。
3)大型結構件也可以具有很高的纖維體積分數和較低的孔隙率。
4)標準的手糊工藝模具改造后可用于此工藝。
1)對于大型結構,工藝相對復雜,且修補無法避免。
2)樹脂粘度必須非常低,也降低了力學性能。
5、典型應用:試制小型船艇,火車和卡車的車身板,風電葉片。
1、方法描述:纖維或纖維布由材料制造商使用含有催化劑的樹脂預先浸潤,制造方法為高溫高壓法或溶劑溶解法。
催化劑為室溫潛伏型,使材料在室溫下有幾周或幾個月的有效期;冷藏條件可以延長其儲存期限。
預浸料可以手工或機器鋪入模具表面,然后覆蓋真空袋,加熱至120-180°C。
可以用高壓釜對材料施加額外的壓力,通??梢赃_到5個大氣壓。
樹脂:通常為環氧、聚酯、酚醛樹脂,耐高溫樹脂如聚酰亞胺、氰酸酯和雙馬來酰亞胺也可使用。
2)材料具有優良的健康安全特性,工作環境潔凈,潛在地節省了自動化和人工成本。
3)單向材料纖維成本最小化,無需中間工藝將纖維織成布。
4)制造工藝要求樹脂高粘度浸潤性良好,也優化了力學和熱學性能。
5)室溫下可工作時間的延長意味著,結構優化以及復雜形狀的鋪層亦很容易實現。
1)材料成本增加,但為了滿足應用需求也是難以避免的。
2)需要高壓釜完成固化,成本較高,操作時間較長且有尺寸限制。
3)模具需要承受高的工藝溫度,對芯材有同樣的要求。
4)對于較厚部件,預浸料鋪層時需預抽真空,以排除層間氣泡。
5、典型應用:航天飛機結構件(如機翼和尾部),F1賽車。
1、方法描述:低溫固化預浸料制造工藝與高壓釜預浸料完全相同,不同的是樹脂的化學特性允許其在60-120°C實現固化。
對于低溫60°C固化,材料的工作時間僅一周;對于高溫催化劑(>80°C),工作時間可達到幾個月。
樹脂體系的流動性允許僅使用真空袋固化,避免使用高壓釜。
高性能硬質合金模具材料研究
楊家偉;李延國;陸柱國;吳枚;;高性能球載高壓電源[A];空間探測的今天和未來中國空間科學學會空間探測專業委員會第七次學術會議論文集(下冊)[C];1994年。
譚榮樂;袁國興;劉興平;;高性能數值并行計算程序的移植[A];中國工程物理研究院科技年報(1999)[C];1999年。
董雨達;陳宏章;;高性能纖維增強熱塑性復合材料的成型技術[A];第十屆玻璃鋼/復合材料學術年會論文集[C];1993年。
劉雄亞;;高性能無機非金屬復合材料的性能及應用[A];第十屆玻璃鋼/復合材料學術年會論文集[C];1993年。
鄭溥堂;;γ-DD8000我國的成套高性能HPGe譜儀[A];第五次全國核電子學與核探測器學術會議論文集(下)[C];1990年。
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