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由于模具表面溫度的差異導致熱膨脹和收縮不一致,在加熱和冷卻過程中會產生熱應力。模具鋼高溫冷卻時,表面會迅速散熱,溫度比芯低。因此,表面比核心具有更大的體積收縮趨勢。應力隨著表面溫差的增大而增大。在冷卻過程中,與前一階段相反,芯的體積收縮大于表面,導致表面承受壓應力,芯承受拉應力。
顯微組織應力是由奧氏體及其相變產物的不同比容以及模具表面與型芯之間或模具不同部位之間的結構轉變時間引起的。由于奧氏體的比體積小,在淬火和冷卻過程中體積必然會增加。淬火時,表面馬氏體開始轉變,體積增大,而芯部奧氏體體積不變。
因為芯阻止表面體積增加,所以表面產生壓縮應力,而芯產生拉伸應力。當心臟開始馬氏體轉變時,表面已經轉變,然后表面變成拉應力,核心變成壓縮鈷高速鋼。
自重產生的應力是由于重心不平衡,模具入爐時重力產生的應力。
模具鋼淬火變形的主要原因是熱應力和顯微組織應力。當然也包括自重和外加壓力產生的壓力。由于這些應力單獨或一起作用,模具的變形更大。
外加應力是指固定或加工模具時外力引起的應力。
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