La durezza è l'indicatore tecnico primario per l'acciaio stampo. Per mantenere la forma e le dimensioni sotto stress elevato, l'acciaio da muffa deve possedere una durezza sufficiente. Per l'acciaio da muffa a freddo, la durezza rimane in genere intorno a HRC 60 a temperatura ambiente. Per l'acciaio a stampo a caldo, la gamma di durezza richiesta è generalmente tra HRC 40-55, a seconda delle condizioni di lavoro. All'interno di un determinato intervallo di durezza per lo stesso grado in acciaio, la durezza è proporzionale alla resistenza alla deformazione. Tuttavia, i gradi di acciaio con la stessa durezza ma composizioni e strutture diverse possono presentare resistenze di deformazione plastica significativamente diverse.
Gli stampi di lavoro a caldo della durezza rossa devono conservare la loro struttura e la stabilità delle prestazioni ad alte temperature per mantenere una durezza sufficiente, una proprietà nota come durezza rossa. L'acciaio per utensili per carbonio e l'acciaio per utensili a bassa lega di solito mantengono la durezza rossa nell'intervallo di 180-250 ° C, mentre l'acciaio da stampo di cromo-molibdeno da lavoro a caldo generalmente lo mantiene all'interno dell'intervallo di 550-600 ° C. La durezza rossa dipende principalmente dalla composizione chimica dell'acciaio e dal processo di trattamento termico.
La resistenza alla snervamento della compressione e gli stampi di resistenza alla piegatura a compressione spesso sperimentano l'alta pressione e la flessione durante l'uso, richiedendo adeguate forze di compressione e flessione nel materiale dello stampo. I test di compressione e flessione imitano attentamente le effettive condizioni di lavoro degli stampi. Ad esempio, la resistenza alla snervamento a compressione dell'acciaio da stampo corrisponde bene alla resistenza di deformazione mostrata dai pugni durante l'uso. I test di flessione hanno l'ulteriore vantaggio di fornire un grande valore di deformazione assoluto, riflettendo sensibilmente differenze nella resistenza alla deformazione tra i vari gradi di acciaio e gli stati di trattamento termico.
Gli stampi sopportano carichi di impatto durante il funzionamento, che richiedono l'acciaio di stampo per avere una durezza adeguata per ridurre al minimo la rottura e le scheggiature. Fattori come la composizione chimica, la dimensione del grano, la purezza, la quantità di carburo e l'inclusione, la morfologia, le dimensioni e la distribuzione, nonché le procedure di trattamento termico e le microstrutture risultanti, influenzano notevolmente la tenacità dell'acciaio dello stampo. In particolare, la purezza dell'acciaio e la deformazione di lavoro a caldo hanno un impatto significativo sulla sua tenacità trasversale. Il bilanciamento della tenacità, della resistenza e della resistenza all'usura comporta la selezione di composizioni chimiche appropriate e l'impiego di tecniche di lavorazione e trattamento termico raffinato per ottenere prestazioni ottimali.
La resistenza all'impatto misura l'energia totale assorbita da un campione durante un singolo impatto fino alla frattura completa. Tuttavia, gli strumenti spesso falliscono in condizioni di fatica, quindi la resistenza all'impatto convenzionale non riflette completamente le prestazioni della frattura dell'acciaio da muffa. Le tecniche di test come il lavoro di frattura a impatto ripetuto a bassa energia e le valutazioni della vita a fatica sono sempre più utilizzate.
La resistenza all'usura è spesso il fattore più critico che determina la vita della muffa. Gli stampi affrontano significativi sollecitazioni di compressione e attrito, che richiedono loro di mantenere una precisione dimensionale sotto un grave attrito. L'usura della muffa comprende tipi meccanici, di ossidazione e di usura di fusione. Il miglioramento della resistenza all'usura implica il mantenimento dell'elevata durezza e la garanzia di una composizione, morfologia e distribuzione ragionevole di carburi o altre fasi dure. Per gli stampi che operano in carichi pesanti e condizioni di usura ad alta velocità, la superficie in acciaio dovrebbe formare un film di ossido sottile, denso e aderente per mantenere la lubrificazione e ridurre l'usura di fusione e l'usura di ossidazione. La resistenza all'usura può essere valutata utilizzando metodi di prova simulati, con l'indice di usura relativo che indica il livello di usura di diverse composizioni e strutture in acciaio.
- Resistenza alla fatica del calore
L'acciaio a stampo a caldo, sottoposto a carico ciclico e rapido ciclo termico, richiede una forte resistenza alla frattura della fatica termo-meccanica. L'affaticamento meccanico di calore comprende le prestazioni della fatica termica, il tasso di crescita delle crepe di fatica meccanica e la tenacità della frattura. L'affaticamento termico riflette la durata del materiale prima dell'inizio della fessura della fatica termica, con una maggiore resistenza che porta a più cicli termici prima dell'inizio della fessura. Il tasso di crescita della fessura di fatica meccanica indica l'entità della propagazione delle crepe per ciclo di stress dopo l'inizio della fessura. Elevata durezza della frattura significa che il materiale resiste alla crescita instabile delle crepe in base a sufficienti fattori di intensità dello stress. L'elevata resistenza alla fatica del calore, i bassi tassi di crescita delle crepe e l'elevata tenacità della frattura contribuiscono alla durata della muffa prolungata.
La resistenza alla sfilata misura la resistenza alla "saldatura fredda". I test prevedono il sottoposizione del campione di acciaio dell'utensile e un materiale soggetto a scricchiolio (come l'acciaio austenitico) a movimento di attrito a velocità costante in condizioni asciutte. Il carico viene gradualmente aumentato e anche la coppia corrispondente aumenta. Il carico in cui si verifica la sfaldamento è il "carico critico che salta".
Comprendendo e ottimizzando queste metriche chiave per le prestazioni, è possibile selezionare ed elaborato l'acciaio per garantire una qualità, la longevità ed efficienza superiori in varie applicazioni industriali.
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