金型キャビティの尖った角は熱疲労亀裂のハイリスク位置である。 フィレット半径、局部温度変動、応力集中と表面窒化状態は共にLPDC、重力とCPC差圧鋳造インサートの亀裂発生寿命を決定する。
鋭い内角は循環熱負荷で深刻な応力集中を起こす。 シミュレーションによると、フィレット半径R<1.0 mmの場合、応力増幅率は2.7-3.2に達する； EV構造部品金型H13インサートの場合、熱疲労亀裂は角根部に優先的に核形成される。
局所的な温度揺動幅によって熱疲労寿命が決まる。 キャビティの尖角位置では、融体接触による急速な昇温が生じる； 型開きとスプレー冷却は急速冷却をもたらす。 220 ℃を超える温度変動はCPC差圧鋳造金型の割れの発生を急激に加速させた。
高荷重キャビティ角のフィレット半径設計の推奨事項:最小内フィレットR≥1.5 mm。 機能的なジオメトリでは大きなフィレットを実現できない場合は、重力鋳造キャビティ設計の直角の尖ったルートを避けるためにスムーズな遷移を採用します。
窒化層の脆性は角割れのリスクを高めた。 応力集中角に脆性窒化化合物層を重ねる； LPDC鋳造アルミホイールのインサートの場合、熱サイクルを繰り返すうちに、マイクロクラックは窒化層から発生し、H13マトリックス中に広がった。
フィレットの過度の研磨を防止しなければならない。 過度の手磨きは角の根に微小な磨き跡を生じる； アルミダイカスト金型に理論上合格した半径の丸みがあっても、研ぎ口は亀裂の発生源となります。
角の尖った領域の近くの冷却通路のレイアウト:冷却穴を角の根元に近すぎる位置に置かないでください。 14 mm未満の距離は局所的な温度変動を拡大し、EV構造部品の金型フィレット位置の熱応力を激化させた。
角部の熱疲労亀裂の警告特徴:まずフィレット表面に沿ったマイクロメッシュクラックとして現れる。 メンテナンスなしで生産を続けると、CPC差圧鋳造金型では、余分な1000-1400サイクルの後、ネットワーククラックが接続され、貫通クラックに発展する。
角丸部の熱亀裂の修復の挑戦:単純な表面研磨では角根内の亀裂根部を除去できない。 重力鋳造金型の場合、短時間生産後、クラック先端は亜表面の下に残り、熱-機械的荷重下で再び急速に進展する。
鋭い角の位置で溶接を追加する:亀裂のネットワークを十分にすり減らして、フィレット溶接パスで移行して、溶接前の加熱と溶接後の応力除去を厳格に実施する。 LPDC鋳造金型のメンテナンス作業のために再溶接を行った後、滑らかなフィレットジオメトリを再作成します。
Procast熱応力結合シミュレーションは高応力集中角領域をマークする。 しかし、シミュレーションは研削切欠き、窒化脆性と他の工場から導入された欠陥を完全に反映することができない； 現場での定期的な目視検査は依然として代替できない。
国境を越えた金型購入の注意:2D図面のフィレット半径の表記は明確でなければならない。 納品された金型の多くには、見えない鋭い根元が付いており、金型製造過程でCNC加工工具の半径補正不足が原因でマークR-filletが描かれていることもある。
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FAQ
q:フィレットR<1.0 mmの金型内角について、応力拡大率はいくらですか？
答:鋭い内角の根元の応力増幅率は2.7-3.2に達する。
q:どのような温度揺動閾値がフィレット熱疲労クラックを急激に加速させますか？
答え:220 ℃を超える局所的な循環温度変動はクラックの形成を著しく加速させる。
q:高荷重金型キャビティのコーナーについて、推奨される最小フィレット半径はどれくらいですか？
（a）内R≥1.5 mmの高応力キャビティのコーナー幾何形状を採用する。
q:フィレットの根元の隠れた亀裂の原因となる研磨関連の欠陥は何ですか？
a）過度の研磨による微小な研磨口は熱疲労亀裂の起点である。
q:どのような冷却通路距離が大型キャビティの先端角付近の熱応力リスクを増大させますか？
a）14mm未満の冷却孔距離は局所的な温度変動と熱応力を拡大する。
q:フィレット部の熱疲労亀裂だけを表面研磨すると、どうなりますか？
a）循環熱負荷下では、表面下のクラック先端は引き続き存在し、急速に広がっている。
q:マークのフィレット半径を描いたにもかかわらず、どのような製造原因で尖った角の根元ができますか？
a）金型加工中にCNCツールの半径補正が不足すると、見えない鋭い根が発生する。
