انتخاب مواد قالب یک حلقه بسیار مهم در کل فرآیند ساخت قالب است. انتخاب مواد قالب باید سه اصل را رعایت کند، یعنی: قالب الزامات شرایط کاری مانند مقاومت در برابر سایش، استحکام و چقرمگی را برآورده کند؛ قالب الزامات عملکرد فرآیند را برآورده کند؛ قالب الزامات اقتصادی را برآورده کند.
(1)قالبمطابق با الزامات شرایط کاری است
۱. مقاومت در برابر سایش
وقتی قطعه خام در حفره قالب تغییر شکل پلاستیکی میدهد، در امتداد سطح حفره جریان مییابد و میلغزد و باعث ایجاد اصطکاک شدید بین سطح حفره و قطعه خام میشود و در نتیجه قالب به دلیل سایش از کار میافتد. بنابراین، مقاومت به سایش ماده یکی از اساسیترین و مهمترین خواص قالب است. سختی عامل اصلی مؤثر بر مقاومت به سایش است. به طور کلی، هرچه سختی قطعات قالب بیشتر باشد، میزان سایش کمتر و مقاومت به سایش بهتر است. علاوه بر این، مقاومت به سایش به نوع، مقدار، شکل، اندازه و توزیع کاربیدها در ماده نیز مربوط میشود.
2. استحکام بالا
بیشتر شرایط کاری قالب بسیار سخت است و برخی اغلب بارهای ضربهای زیادی را تحمل میکنند که منجر به شکست ترد میشود. برای جلوگیری از شکست ترد ناگهانی قطعات قالب در حین کار، قالب باید از استحکام و چقرمگی بالایی برخوردار باشد. چقرمگی قالب عمدتاً به میزان کربن، اندازه دانه و وضعیت سازمانی ماده بستگی دارد.
۳. عملکرد شکست خستگی
در طول فرآیند کار قالب، تحت اثر طولانی مدت تنش چرخهای، اغلب منجر به شکستگی خستگی میشود. اشکال آن عبارتند از: شکستگی خستگی ضربهای چندگانه با انرژی کم، شکستگی خستگی کششی، شکستگی خستگی تماسی و شکستگی خستگی خمشی. عملکرد شکستگی خستگی قالب عمدتاً به استحکام، چقرمگی، سختی و محتوای آخالهای موجود در ماده بستگی دارد.
۴. عملکرد در دمای بالا
وقتی دمای کاری قالب بالا باشد، سختی و استحکام آن کاهش مییابد و در نتیجه باعث سایش زودرس یا تغییر شکل پلاستیکی قالب و شکست آن میشود. بنابراین، مواد قالب باید در برابر تمپر شدن پایداری بالایی داشته باشند تا اطمینان حاصل شود که قالب در دمای کاری از سختی و استحکام بالایی برخوردار است.
۵. مقاومت در برابر خستگی ناشی از سرما و گرما
برخی از قالبها در طول فرآیند کار در حالت گرم و سرد شدن مکرر قرار دارند، به طوری که سطح حفره در معرض تنشهای متغیر مانند کشش و فشار قرار میگیرد که باعث ترکهای سطحی و لایه برداری، افزایش اصطکاک، مانع تغییر شکل پلاستیک و کاهش دقت ابعادی میشود و در نتیجه منجر به شکست قالب میشود. خستگی سرد و گرم یکی از اشکال اصلی شکست قالبهای کار گرم است و چنین قالبهایی باید مقاومت بالایی در برابر خستگی سرد و گرم داشته باشند.
۶. مقاومت در برابر خوردگی
برخی از قالبها، مانند قالبهای پلاستیکی، هنگام کار، به دلیل وجود کلر، فلوئور و سایر عناصر در پلاستیک، پس از گرم شدن، تجزیه میشوند و گازهای خورنده قوی مانند HCl و HF را منتشر میکنند که باعث فرسایش سطح حفره قالب، افزایش زبری سطح آن و تشدید سایش میشوند.
(2)قالبالزامات عملکرد فرآیند را برآورده میکند
ساخت قالبها عموماً از طریق فرآیندهای مختلفی مانند آهنگری، برش و عملیات حرارتی انجام میشود. به منظور تضمین کیفیت ساخت قالب و کاهش هزینه تولید، ماده باید قابلیت آهنگری، ماشینکاری، سختیپذیری، سختیپذیری و سنگزنی خوبی داشته باشد. همچنین باید حساسیت به اکسیداسیون، دکربوریزاسیون و تمایل به ترک خوردگی ناشی از تغییر شکل در اثر کوئنچ کم باشد.
۱. چکشخواری. این فولاد مقاومت کمی در برابر تغییر شکل در فورج گرم دارد، انعطافپذیری خوبی دارد، محدوده دمای فورج آن وسیع است، تمایل کمی به ترکخوردگی در فورج، ترکخوردگی سرد و رسوب کاربیدهای شبکهای دارد.
۲. فرآیند آنیل. محدوده دمای آنیل کروی سازی وسیع، سختی آنیل کم و محدوده نوسان کوچک و سرعت آن کروی سازی بالا است.
۳. قابلیت ماشینکاری. مقدار برش زیاد، میزان اتلاف ابزار کم و زبری سطح ماشینکاری شده کم است.
۴. حساسیت به اکسیداسیون و کربنزدایی. هنگامی که در دمای بالا گرم میشود، مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون، سرعت کربنزدایی آهسته، عدم حساسیت به محیط گرمایش و تمایل کم به حفرهدار شدن دارد.
5. سختی پذیری. پس از کوئنچ، سختی سطحی یکنواخت و بالایی دارد.
۶. قابلیت سختیپذیری. پس از کوئنچ، میتوان یک لایه سختشده عمیق به دست آورد و آن را میتوان با یک ماده کوئنچ ملایم سخت کرد.
۷. تمایل به ترک خوردگی ناشی از تغییر شکل در کوئنچ. تغییر حجم در کوئنچ معمولی کم است، شکل تاب برمیدارد، اعوجاج جزئی است و تمایل به تغییر شکل غیرطبیعی کم است. کوئنچ معمولی حساسیت کمی به ترک خوردگی دارد و نسبت به دمای کوئنچ و شکل قطعه کار حساس نیست.
8. قابلیت سنگ زنی. چرخ سنگ زنی از نظر تلفات نسبتاً کم است و میزان سنگ زنی بدون محدودیت سوختگی زیاد است. به کیفیت چرخ سنگ زنی و شرایط خنک کننده حساس نیست و ایجاد سایش و ترک خوردگی سنگ زنی آسان نیست.
(3)قالبالزامات اقتصادی را برآورده میکند
هنگام انتخاب مواد قالب، باید اصل صرفهجویی در نظر گرفته شود تا هزینههای تولید تا حد امکان کاهش یابد. بنابراین، با فرض برآورده کردن عملکرد مورد نظر، ابتدا مادهای را انتخاب کنید که قیمت پایینتری داشته باشد، اگر بتوان از فولاد کربنی استفاده کرد، از فولاد آلیاژی استفاده نشود و اگر بتوان از مواد داخلی استفاده کرد، نیازی به مواد وارداتی نباشد. علاوه بر این، هنگام انتخاب مواد، شرایط تولید و عرضه بازار نیز باید در نظر گرفته شود و انواع فولاد انتخاب شده باید تا حد امکان کم، متمرکز و قابل خرید باشند.
زمان ارسال: آوریل-06-2023
