H13 स्टील डाई कास्टिंग मोल्ड का विफलता विश्लेषण

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, कठोरता परीक्षक, प्रभाव परीक्षण मशीन, आदि, एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाने के लिए H13 स्टील डाई-कास्टिंग डाई के शुरुआती विफलता कारणों का विश्लेषण किया गया। परिणाम बताते हैं कि मोल्ड की विफलता मोड समग्र भंगुर फ्रैक्चर है। मुख्य कारण यह है कि मोल्ड स्टील में बैंड अलगाव, गैर-धातु समावेशन और तरल कार्बाइड जैसे अधिक गंभीर संरचनात्मक दोष हैं। इसी समय, गर्मी उपचार प्रक्रिया अनुचित है; थर्मल तनाव और यांत्रिक बल की कार्रवाई के तहत समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड के आसपास गैर-धातु दरारें बनती हैं। बैंड अलगाव और अनुचित गर्मी उपचार प्रक्रिया मोल्ड के प्रभाव की कठोरता को कम करती है, जिससे दरारें तेजी से फैलती हैं, और अंततः मोल्ड की शुरुआती विफलता की ओर ले जाती हैं।

H13 स्टील वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला हॉट वर्क डाई स्टील है। इसकी उच्च उच्च तापमान शक्ति और कठोरता के कारण, इसमें मध्यम तापमान की स्थिति के तहत अच्छी क्रूरता, थर्मल थकान प्रदर्शन और कुछ पहनने का प्रतिरोध होता है, और यह पिघला हुआ धातु के जंग का विरोध कर सकता है। , अक्सर डाई-कास्टिंग मोल्ड बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।

उपयोग के दौरान, डाई-कास्टिंग मोल्ड को उच्च तापमान पिघली हुई धातु के प्रभाव और संपीड़न तनाव का सामना करना पड़ता है, और डिमोल्डिंग के दौरान डाई-कास्टिंग धातु के संपीड़न द्वारा उत्पन्न तन्यता तनाव का भी सामना करना पड़ता है। तनाव की स्थिति अधिक जटिल है, और उपयोग की प्रक्रिया अक्सर थर्मल दरारें और भंगुर फ्रैक्चर, जंग या क्षरण के कारण समग्र विफलता के कारण होती है।

ऐसे कई कारक हैं जो डाई-कास्टिंग डाई विफलता का कारण बनते हैं। विफलता के कारण को सही ढंग से निर्धारित करना मुश्किल है। इसके अलावा, घरेलू निर्माताओं द्वारा उत्पादित H13 स्टील की गुणवत्ता असमान है और गर्मी उपचार प्रक्रिया उचित नहीं है। यह मरने के कास्टिंग मरने के विफलता विश्लेषण के लिए एक बड़ा सौदा लाता है। कठिन।

एक धातुकर्म संयंत्र ने H13 स्टील से बने एल्यूमीनियम मिश्र धातु डाई-कास्टिंग मोल्ड्स का उपयोग किया, और केवल परीक्षण-उत्पादित 100 से अधिक उत्पाद। उपयोग के एक दिन से भी कम समय के बाद मोल्ड पूरी तरह से टूट गया था, जिससे संयंत्र को कुछ आर्थिक नुकसान हुआ था। H13 स्टील डाई-कास्टिंग डाई की विफलता का कारण खोजने के लिए, लेखक ने किया
असफलता विश्लेषण।

संगठनात्मक दोष

डाई ब्लैंक स्टील की एनाल्ड संरचना में स्पष्ट बैंड अलगाव दोष हैं। बैंड पृथक्करण एक प्रकार का रासायनिक संघटन पृथक्करण है। जब स्टील पिंड जाली और लुढ़का होता है, तो ठोसकरण प्रक्रिया के दौरान गठित वृक्ष के समान पृथक्करण को एक पृथक्करण क्षेत्र बनाने के लिए लुढ़का और बढ़ाया जाता है। एनीलिंग के दौरान, कार्बाइड अलग-अलग घनत्व के साथ एक बैंड बनाने के लिए अलगाव क्षेत्र के साथ अवक्षेपित होता है। पृथक्करण। H13 स्टील के पृथक्करण की डिग्री को मापने के लिए बैंड अलगाव सबसे सरल और सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है। यह स्टील पिंड संरचना में मिश्र धातु तत्वों और डेंड्राइट्स के अलगाव को प्रतिबिंबित कर सकता है और क्या गर्म काम करने की प्रक्रिया उपयुक्त है। स्टील के अनुप्रस्थ प्रभाव क्रूरता पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इसलिए, NADCA#2007-2003 मानक स्पष्ट रूप से annealed संरचना के स्वीकार्य स्तर और H13 स्टील के बैंड अलगाव को निर्धारित करता है। शमन के बाद संरचना और गुणों पर बैंड अलगाव का बहुत प्रभाव पड़ता है। शमन के बाद, कार्बन-गरीब क्षेत्र में निम्न-कार्बन मार्टेंसाइट संरचना बनती है, और कार्बन-समृद्ध क्षेत्र में उच्च-कार्बन क्रिप्टोन मार्टेंसाइट संरचना बनती है, जो अंततः विरासत में मिली है। टेम्पर्ड अवस्था। असफल डाई स्टील का बैंड अलगाव गंभीर है और संरचना बहुत असमान है, जो डाई की अनुप्रस्थ क्रूरता को गंभीरता से प्रभावित करती है।

पृथक्करण क्षेत्र में गैर-धातु समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड। अध्ययनों से पता चला है कि पिंड को फिर से गर्म करने और प्रसार करने से तत्व पृथक्करण कम हो सकता है, लेकिन H13 स्टील के लिए, अलगाव को पूरी तरह से समाप्त करना मुश्किल है, और एक बार यह अलगाव क्षेत्र में दिखाई देने पर बड़ी संख्या में गैर-धातु समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड स्टील के अनुप्रस्थ प्रभाव की कठोरता को और कम करेगा। यह भेद करने के लिए भी एक महत्वपूर्ण आधार है कि क्या बैंड अलगाव स्तर NADCA#2007-2003 में योग्य है या नहीं। परीक्षण के परिणामों के अनुसार, मरने वाले स्टील की शुद्धता कम होती है, और पृथक्करण क्षेत्र में बड़ी संख्या में गैर-धातु समावेशन होते हैं। उनमें से, डीएस अल 2 ओ 3 बड़े कण समावेशन 2.0 के स्तर तक पहुंच गए हैं, जो मैट्रिक्स की निरंतरता को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचाते हैं। , बाहरी बल की क्रिया के तहत दरारें आसानी से बन जाती हैं। समावेशन की संख्या में वृद्धि के साथ स्टील की ताकत कम हो जाती है, और समावेशन का आकार जितना बड़ा होता है, कठोरता पर प्रभाव उतना ही अधिक होता है। तरलीकृत कार्बाइड H13 स्टील पिंड में मोटे और निरंतर ब्लॉक होते हैं, जो फोर्जिंग के बाद टूट जाते हैं और फोर्जिंग दिशा में जंजीरों में वितरित होते हैं। पारंपरिक गर्मी उपचार प्रक्रिया का मूल रूप से तरलीकृत कार्बाइड के वितरण और आकारिकी पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। इसलिए, टेम्पर्ड संरचना के बेल्ट के आकार के क्षेत्र में तरलीकृत कार्बाइड का श्रृंखला-समान वितरण अभी भी देखा जा सकता है। समावेशन के समान, तरलीकृत कार्बाइड अपने स्वयं के फ्रैक्चर या मैट्रिक्स के इंटरफ़ेस से अलग होने के कारण स्टील की भंगुरता को बढ़ा सकते हैं। इसके अलावा, स्थानीय तेज-कोण वाली श्रृंखला-जैसी कार्बाइड आसानी से तनाव एकाग्रता और माइक्रोक्रैक का कारण बन सकती हैं। गैर-धातु समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड का केंद्रित वितरण, एक ओर, स्टील की अनुप्रस्थ क्रूरता को गंभीरता से प्रभावित करता है, और दूसरी ओर, उपयोग के दौरान दरार स्रोत बनाना आसान होता है।

मोल्ड कठोरता बहुत अधिक है

कठोरता परीक्षण के परिणामों से यह देखा जा सकता है कि विफल मोल्ड की कठोरता NADCA#2007-2003 की अनुशंसित कठोरता सीमा से अधिक है, और वितरण असमान है। H13 स्टील के शमन और तड़के वक्र के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि अत्यधिक उच्च शमन तापमान या कम तड़के के तापमान से H13 स्टील की कठोरता अधिक हो सकती है, और अपर्याप्त तड़के से मोल्ड की असमान कठोरता वितरण हो सकता है। गर्मी उपचार प्रक्रिया के दौरान अनुचित संचालन या भट्ठी के तापमान नियंत्रण के कारण शमन और तड़के के बाद मोल्ड में उच्च कठोरता हो सकती है, जो आगे मोल्ड के प्रभाव की कठोरता को प्रभावित करती है, और अंत में एक अस्थिर स्थिति और अत्यधिक अवशिष्ट आंतरिक तनाव में माइक्रोस्ट्रक्चर बनाता है। जब बाहरी बल कार्य करता है, तो बड़ी, दरार करना आसान होता है, जिससे मोल्ड की शुरुआती विफलता होती है।

विफलता प्रक्रिया

उपयोग के दौरान, मरने के कास्टिंग मोल्ड को उच्च तापमान पिघला हुआ धातु के प्रभाव और संपीड़न तनाव का सामना करना पड़ता है, साथ ही साथ मरने के दौरान मरने वाले धातु के संपीड़न से उत्पन्न तन्यता तनाव, और सेवा वातावरण अपेक्षाकृत कठोर होता है। परीक्षण के परिणामों से यह देखा जा सकता है कि सतह पर दरार स्रोत के पास बड़ी संख्या में समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड केंद्रित हैं। मैट्रिक्स से समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड के लोच, प्लास्टिसिटी और थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर हैं। जब थर्मल तनाव और यांत्रिक बल को बार-बार लागू किया जाता है, तो समावेशन और तरलीकृत कार्बाइड के आसपास तनाव एकाग्रता आसानी से बन जाती है, और अंततः माइक्रोक्रैक होते हैं। डाई स्टील की कम कठोरता के कारण, जब माइक्रोक्रैक बनते हैं, तो दरार के प्रसार को रोकने के लिए डाई में पर्याप्त कठोरता नहीं होती है। जब तनाव अपनी फ्रैक्चर ताकत से अधिक हो जाता है, तो दरारें आसानी से डाई में घुस जाती हैं, जिससे डाई टूट जाती है और टूट जाती है। इससे यह अंदाजा लगाया जा सकता है कि डाई स्टील में नॉन-मेटालिक इंक्लूजन और लिक्विड-जमा कार्बाइड्स ने डाई की सतह पर शुरुआती सूक्ष्म दरारें पैदा कर दीं, और डाई स्टील की बेहद कम क्रूरता के कारण दरारें तेजी से फैल गईं, जो कि है डाई क्रैकिंग का एक महत्वपूर्ण कारण।

सुधार के उपाय

उपरोक्त विश्लेषण के अनुसार, H13 स्टील और इसकी गर्मी उपचार प्रक्रिया के लिए,
निम्नलिखित सुधार किए गए हैं:

• H13 स्टील स्टील की शुद्धता में सुधार और गैर-धातु समावेशन की सामग्री को कम करने के लिए इलेक्ट्रोस्लैग रीमेल्टिंग प्रक्रिया को अपनाता है; तरल कार्बाइड के आकार और मात्रा को नियंत्रित करने के लिए रीमेल्टिंग गति को नियंत्रित करें या अन्य गलाने की प्रक्रियाओं का उपयोग करें।
• उच्च तापमान प्रसार एनीलिंग और बड़े फोर्जिंग अनुपात के साथ बार-बार बहु-दिशात्मक फोर्जिंग के माध्यम से, बैंड अलगाव में सुधार होता है और तरल कार्बाइड कम हो जाता है।
• मोल्ड की गर्मी उपचार प्रक्रिया मापदंडों को कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि मोल्ड की समग्र कठोरता निर्दिष्ट सीमा के भीतर है।

गाँठ चर्चा

• मोल्ड का फ्रैक्चर भंगुर फ्रैक्चर है। इसका कारण यह है कि डाई स्टील के माइक्रोस्ट्रक्चर में अपेक्षाकृत गंभीर बैंड अलगाव है, और अलगाव क्षेत्र में अधिक गैर-धातु समावेशन और तरल कार्बाइड हैं, साथ ही कोई उचित गर्मी उपचार प्रक्रिया मोल्ड की समग्र कठोरता का कारण नहीं बनती है। उच्चतर। इन कारकों के संयुक्त प्रभाव के परिणामस्वरूप मोल्ड की बेहद कम प्रभाव क्रूरता होती है।
• डाई स्टील और लिक्विड कार्बाइड के आस-पास के गैर-धातु समावेशन से शुरुआती सूक्ष्म दरारें बनाना आसान होता है, और डाई स्टील की बेहद कम कठोरता के कारण दरारें तेजी से फैलती हैं, और अंत में समग्र डाई टूट जाती है।
• भविष्य के उत्पादन में, कारखाने ने उच्च गुणवत्ता वाले H13 डाई स्टील का चयन किया और गर्मी उपचार प्रक्रिया मापदंडों को सख्ती से नियंत्रित किया। मरने के सेवा जीवन में काफी सुधार हुआ था। १०,००० टुकड़ों की डाई-कास्टिंग के बाद कोई बड़ी दरार नहीं देखी गई।

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