2024-03-No1-扣件技術新訊

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件技術新訊 (2024-03-No-1)：

#技術主題 : #鍛造模具疲勞壽命測試技術

扣件多道次鍛造成形由多組模具進行連續生產，模具使用壽命對於生產成本、產能產量及品質都有重大影響。若能準確地預估模具使用壽命，將可在模具發生破壞前進行保養維護，避免模具破壞導致人員、材料及設備發生損傷。

Killmann 等人[1]提出一鍛造模具疲勞壽命測試方法，將模具與彈性體皆設計為橢圓形截面，使最大主應力與破裂起始點皆位於長軸方向上。將橡膠材質的高強度彈性體(Vulkollan)放置在鍛造模具中，模具材質為粉末冶金高速鋼(ASP 2023)，由動態試驗機施加 150kN 負荷，壓縮彈性體膨脹向模穴施加 2000MPa 壓力，模擬冷鍛時模具所承受的內壓力。以 Simufact.Forming進行模具應力CAE分析，評估一體式模具與使用補強環設計(縮配量 0.3%，產生預應力1000MPa)之模具應力狀態。

從CAE結果知，彈性體最大主應力發生於長軸方向上(2276MPa)；一體式模具之最大模具應力為 3000 MPa (平均 1500MPa)、補強環設計之最大模具應力為1500MPa (平均 500MPa)。

從實驗結果知，一體式模具設計，裂縫發生在橢圓長軸位置，整個模具從上到下都出現了裂縫，裂縫從中心處向上和向下擴展；補強環設計，因縮配量產生的預應力抵消了模穴內的應力，使裂縫僅從模具中心的初始位置延伸到模具底部。模具壽命測試結果，一體式設計平均壽命為23,757次、補強環設計為101,720次。從實驗結果知，透過彈性體施加壓力測試方法，適用於分析疲勞裂縫行為和預應力系統。

應用該技術，可協助產業透過『鍛造模具疲勞壽命測試技術』，建立『鍛造模具設計』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

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#參考資料：

[1] Killmann, M., & Merklein, M. (2023). Fatigue testing of cold forging tools using elastomer compression. CIRP Annals..

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2024-03-No1, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_30d46980-18b4-47f8-94ab-173cf1f6f964

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Tag: #Fastener, #Forging, #DieLife.

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