模具和機(jī)械零部件是在承受載荷的情況下使用。載荷包括恒定強(qiáng)度的靜態(tài)載荷與變動(dòng)的可變載荷。多數(shù)情況下是承受可變載荷。此外，眾所周知，載荷反復(fù)作用的累積會(huì)導(dǎo)致一種稱為疲勞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致機(jī)械零部件在遠(yuǎn)小于原始靜載荷引起的破斷應(yīng)力的應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂。
這種由于重復(fù)載荷累積而產(chǎn)生的斷裂稱為疲勞斷裂。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，一般來(lái)說(shuō)大多數(shù)模具零件和機(jī)械零部件發(fā)生斷裂的重復(fù)應(yīng)力次數(shù)高達(dá)107次（10,000,000次）。引起疲勞斷裂的下限應(yīng)力稱為疲勞極限，疲勞極限取決于以下因素。只要注意不要將這些因素置于不利境地，即可提高疲勞極限。
在設(shè)計(jì)成型周期短、注塑次數(shù)多的模具零部件時(shí)，可以通過(guò)采取提高疲勞極限的措施來(lái)降低維護(hù)成本。
1. 抗拉強(qiáng)度
2. 缺口效應(yīng)
3. 尺寸效應(yīng)
4. 表面粗糙度
5. 腐蝕
6. 其他部件施加的應(yīng)力
7. 機(jī)械加工時(shí)的環(huán)境溫度
8. 使用環(huán)境溫度
9. 反復(fù)載荷速度
10. 組合載荷
11. 重復(fù)載荷
12. 可變載荷
13. 載荷暫停
14. 疲勞變形
注塑模具零件的疲勞斷裂案例中，常見(jiàn)的包括芯銷斷裂、型腔斷裂、頂出銷屈曲斷裂、螺旋彈簧斷裂等。
即使是小載荷重復(fù)作用的情況下，模具設(shè)計(jì)人員也必須對(duì)疲勞斷裂予以重視。
彈性模量
"彈性模量"是表示模具部件所用鋼材的強(qiáng)度及彈性的參數(shù)。
彈性模量通常也被稱為“楊氏模量”。
彈性模量是拉伸鋼材時(shí)發(fā)生的“應(yīng)變”與“拉伸應(yīng)力”之間的比例系數(shù)。
將這些關(guān)系以公示表示，則如下所示。
σ＝E·ε
ε：Epsilon
σ：sigma
亦即，“應(yīng)力與應(yīng)變成正比”。
|
|
單位 |
|
彈性模量：E |
kgf/cm2 或 MPa |
|
應(yīng)變：ε |
％ |
|
拉伸應(yīng)力：σ |
kgf/cm2 或 MPa |
彈性模量這一物性值取決于金屬材料的種類。一般來(lái)說(shuō)，彈性模量數(shù)值越大的材料，拉伸應(yīng)力及剛性越高。
【表1】中是典型金屬材料的彈性模量數(shù)據(jù)。
|
|
彈性模量E |
|
(kgf/cm2) |
（MPa） |
|
軟鋼 |
210 × 104 |
20.59 × 104 |
|
S50C |
210 × 104 |
20.59 × 104 |
|
預(yù)硬化鋼 |
203 × 104 |
19.9 × 104 |
|
（SCM440類） |
|
SDK11 |
210 × 104 |
20.59 × 104 |
|
黃銅 |
63 × 104 |
6.17 × 104 |
|
銅 |
105 × 104 |
10.29 × 104 |
|
鋁 |
68 × 104 |
6.67 × 104 |
|
超硬鋁 |
73 × 104 |
7.16 × 104 |
將楊氏模量E乘以由零件的橫截面形狀所決定的“截面慣性矩”I所計(jì)算出的值，稱為剛性。
剛性＝E·I
E·I的數(shù)值越大，則表示部件剛性越高，意味著抗損能力越強(qiáng)。對(duì)于需要承受較大注塑壓力或重力作用的零部件，在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意對(duì)E和I取較大的值。
彈性模量E所導(dǎo)致應(yīng)變的計(jì)算方法
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
