硬化 P20 高强度钢是 Vo-CAP 模具的首选材料，因为它具有在严苛条件下生存所需的硬度、耐磨性和热稳定性。具体来说，它能够承受极端挤压载荷和复杂的扭转剪切应力，否则这些应力会导致较软的材料失效或变形。
Vo-CAP 工艺使工装承受高压、扭转力和高温的严酷组合。选择硬化 P20 钢是为了保持结构完整性和尺寸精度，确保模具在强烈的金属流动过程中抵抗塑性变形。
承受机械应力
涡旋等通道角压（Vo-CAP）中的主要挑战是施加在模具上的巨大机械力。
对抗扭转剪切
Vo-CAP 不是一个简单的线性过程；它涉及复杂的运动。 模具必须承受由工艺的涡旋性质产生的复杂的扭转剪切应力。 P20 钢提供了防止在这些扭转载荷下开裂或断裂所需的韧性。
高硬度的必要性
为了有效抵抗这些力，钢材必须经过显著硬化。 对于此应用，P20 通常硬化至56 HRC（洛氏硬度 C）。 这种特定的硬度水平确保表面足够坚固，能够抵抗金属通过模具流动引起的磨损。
热稳定性和精度
如果材料在加热时失去性能，仅靠机械强度是不够的。
在高温下运行
Vo-CAP 工艺的摩擦和压力会产生显著的热量。 选择 P20 钢是因为它能够在210°C 的工作温度下可靠运行。 在此温度下，许多标准钢材会开始退火或软化，导致立即失效。
保持尺寸完整性
模具的目标是生产具有精确几何形状的零件。 通道内的强烈的金属流动产生的压力试图将模具壁向外推。 P20 的热稳定性确保它能抵抗塑性变形，在整个生产周期中保持模具的精确尺寸。
关键考虑因素和风险
虽然 P20 是理想的选择，但了解偏差的风险有助于阐明为什么使用这种特定牌号。
软材料的风险
如果使用硬度低于 56 HRC 的钢材，模具很可能会遭受快速的磨损。 这将导致零件很快超出公差，需要频繁且昂贵的模具更换。
热失效模式
使用缺乏 P20 热稳定性的材料会导致尺寸精度损失。 当模具加热到 210°C 时，较差的材料可能会不可预测地膨胀或软化。 这将损害 Vo-CAP 工艺所需的严格公差。
为您的目标做出正确选择
为确保 Vo-CAP 项目的成功，材料选择必须与操作的具体应力相匹配。
- 如果您的主要重点是模具寿命：确保 P20 钢的热处理硬度至少为 56 HRC，以最大限度地抵抗磨损和扭转剪切。
- 如果您的主要重点是零件精度：验证材料的热稳定性，以确保在 210°C 的连续工作温度下保持尺寸精度。
通过选择硬化 P20，您可以确保工装能够承受涡旋挤压的严苛考验，而不会损害最终产品的质量。
总结表：
| 属性 | 规格 | 对 Vo-CAP 的好处 |
|---|---|---|
| 材料 | 硬化 P20 钢 | 高韧性与结构完整性 |
| 硬度 | 56 HRC | 抵抗磨损和扭转剪切 |
| 最高温度 | 210°C | 在高温下保持尺寸精度 |
| 失效抵抗力 | 高 | 防止塑性变形和开裂 |
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参考文献
- Hüseyin Beytüt, Şemsettın Temiz. A Novel Hybrid Die Design for Enhanced Grain Refinement: Vortex Extrusion–Equal-Channel Angular Pressing (Vo-CAP). DOI: 10.3390/app15010359
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
