【摘要】：开裂的铝型材热挤压模具上模采用四孔结构，内桥端面加工为平台状、转角尖锐且R角附近表面粗糙度值大。待其冷却后，充填的铝液将裂缝焊合，这也是断口打开极为困难的原因。表面粗糙度是指在相同的应力水平下，零件的疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而降低，对于高强度、低韧性的材料，粗糙度的影响更明显。而本案例中涉及的表面未渗氮强化、表面粗糙度大、应力集中严重、高温、流体冲击等多个方面都将促使模具发生早期失效。
开裂的铝型材热挤压模具上模采用四孔结构，内桥端面加工为平台状、转角尖锐且R角附近表面粗糙度值大。试制过程中，由于表面未进行渗氮强化处理，疲劳强度本身较低。再加上高速、高温、高压的流态铝又直接与模具基体接触，这样在尖角及表面粗糙部位由于流体的不断冲刷、侵蚀作用导致温度高于表面光滑区，造成轻微脱碳的发生，使得表面疲劳强度进一步下降，继而引发疲劳裂纹的萌生，最后在应力集中最为严重且结构相对薄弱的R角部位发生开裂。当裂纹形成后，铝液填充到裂纹之中与裂纹壁发生机械作用，并与热应力叠加，加大了裂纹尖端的拉应力，加之基体较为严重的枝晶偏析，从而加快了裂纹的扩展。待其冷却后，充填的铝液将裂缝焊合，这也是断口打开极为困难的原因。
通常，工程上把零件材料的表面状态划分为三个方面：表面应力状态、表面组织结构和表面粗糙度。这三个方面常有机的联系在一起，共同作用，难以分割开来。表面应力状态是指通过一些表面强化工艺，如喷丸、冷挤压等，使表面形成残余压应力，能明显改善零件的疲劳强度和疲劳寿命。表面组织结构是利用各种表面处理方法，如渗碳、渗氮、表面淬火等，改变表面的材料组织结构，从而提高疲劳强度。表面粗糙度是指在相同的应力水平下，零件的疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而降低，对于高强度、低韧性的材料，粗糙度的影响更明显。除上述三个方面外，使用条件（如频率、温度、应力比和载荷类型等）和周围环境（如腐蚀等）为另外两个影响疲劳性能的因素。而本案例中涉及的表面未渗氮强化、表面粗糙度大、应力集中严重、高温、流体冲击等多个方面都将促使模具发生早期失效。(www.xing528.com)
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