Sollicitatie

Als essentiële procesapparatuur voor industriële productie heeft de prestatie van metalen matrijzen een directe invloed op de productie-efficiëntie en productkwaliteit in sectoren zoals de automobielindustrie, de productie van huishoudelijke apparaten en consumentenelektronica. In typische toepassingsscenario's zoals stempelen, spuitgieten en gieten, worden de matrijzen blootgesteld aan hoge temperaturen van 300-800 °C, hoge drukbelastingen van 500-2000 MPa en impactbelastingen die tientallen keren per minuut optreden, gedurende lange tijd. Met name de stempelmatrijzen voor auto-onderdelen moeten impactkrachten van meer dan 2000 kN kunnen weerstaan. Zulke zware werkomstandigheden leiden tot typische problemen zoals afbrokkeling van de snijkanten van stempelmatrijzen, instorting van de scheidingsvlakken van spuitgietmatrijzen en scheurvorming in de matrijsholtes van spuitgietmatrijzen. Bovendien kan de verbrossing van de materiaalkorrelgrenzen als gevolg van corrosie door hoge temperaturen en hoge druk de levensduur van de matrijs verkorten. Neem bijvoorbeeld het spuitgieten van aluminiumlegeringen: wanneer de matrijs herhaaldelijk wordt gespoeld met vloeibaar aluminium van 670℃, ontstaat er gemiddeld een corrosielaag van 0,2-0,5 mm op het oppervlak van de matrijs na elke 5000 gietbeurten.

Werkomgeving: zout, corrosief water of lucht. Schepen en offshore-apparatuur bevinden zich lange tijd in extreme omstandigheden met een hoge zoutconcentratie en een hoge luchtvochtigheid. De indringing van zout (chloride-ionen) en de elektrochemische reactie van zeewater versnellen de corrosie van metalen. Tegelijkertijd vormen de impact van hogesnelheidswaterstromen, wisselende belastingen en hoge temperaturen (zoals temperaturen nabij de verbrandingskamer van de motor die boven de 500 °C kunnen oplopen) een complex geheel van factoren die schade veroorzaken en de duurzaamheid van onderdelen ernstig in gevaar brengen.

Werkomgeving: De temperatuur van de ketelwand van de kolengestookte eenheid bereikt 500-650 °C en de druk bedraagt ​​meer dan 22 MPa. De lagers van de hoofdpompen van de kerncentrale worden blootgesteld aan een hoge druk van 10⁶ Pa en corrosie door boorzuur. De chemische reactie-installatie wordt blootgesteld aan H₂S/Cl⁻/zuur medium (pH ≤ 3) en wordt continu geërodeerd door deeltjesbevattende vloeistoffen met een debiet van 8-20 m/s.

De industriële werkomgeving voor kritische mechanische componenten is extreem zwaar, gekenmerkt door hoge temperaturen, zware belasting, ernstige schokken, frequente temperatuurschommelingen en corrosie als gevolg van koeling. Deze omstandigheden komen vaak voor in sectoren zoals de metallurgie, mijnbouw en de zware machinebouw, waar componenten continu worden blootgesteld aan spanning en omgevingsinvloeden. Hoge temperaturen in de omgeving overschrijden in veel gevallen 500 °C, wat leidt tot materiaalverweking en versnelde chemische reacties, terwijl temperatuurschommelingen (temperatuurfluctuaties van meer dan 300 °C per cyclus) thermische spanning veroorzaken die de structurele integriteit verzwakt. Koelsystemen, die vaak gebruikmaken van waterige oplossingen met corrosieve ionen (bijv. Cl⁻, SO₄²⁻), creëren een scenario van dubbele aantasting door mechanische slijtage en chemische corrosie.

Hoge belasting en impact: Boorkragen en -stangen worden tijdens gestuurd boren blootgesteld aan axiale belastingen tot 500 ton en torsiespanningen van meer dan 100 MPa. Plotselinge rotsformaties kunnen impactkrachten van 2000 J veroorzaken, wat kan leiden tot vermoeidheidsscheuren in de boorstangen.

Ondergrondse kolenmijnen stellen extreme eisen aan de duurzaamheid van machines. Met een luchtvochtigheid die vaak boven de 90% ligt en de aanwezigheid van corrosieve gassen zoals H₂S en SO₂, ondergaan metalen onderdelen versnelde elektrochemische corrosie. Zo zijn hydraulische cilinders, cruciaal voor de stabiliteit van tunnels, gevoelig voor oppervlakteroest die de afdichting aantast en tot storingen in het hydraulische systeem leidt. Bovendien fungeren kolenstofdeeltjes (Mohs-hardheid 3-4) als schuurmiddel en veroorzaken ze ernstige slijtage aan transmissieonderdelen zoals tandwielen en schrapers. Hogesnelheidskolenstof kan de levensduur van deze onderdelen met wel 40% verkorten in vergelijking met schonere omgevingen.