Lomová houževnatost vysokopevnostních ocelí pro díly vyrobené injektováním do formy

Ing. Martin Kraus, Ph.D.; Ing. Vratislav Mareš; Ing. Radek Tomášek; Ing. Mgr. Dědková Kateřina, Ph.D.; Lukáš Horsák; Ing. David Dvořák

Stáhnout článek v PDF

Metal injection molding (MIM) je proces výroby kovů, ve kterém se jemný práškový kov mísí s pojivem, čímž se vytvoří „surovina“, která se následně tvaruje a tuhne za použití vstřikování. Proces MIM dovoluje tvarovat v jediném kroku objemné a složité díly. Takto vyrobené materiály mohou mít lepší užitné a mechanické vlastnosti než materiály vyráběné standardními metalurgickými procesy. Uvedené materiály jsou v průmyslu široce používány jako součásti speciálních konstrukcí. Z materiálových vlastností bylo testování zaměřeno na lomovou houževnatost. Lomová houževnatost znamená odolnost materiálu vůči vzniku a následnému růstu trhliny. Vychází z mechaniky lomu a je v podstatě materiálovou charakteristikou, pomocí níž lze vypočítat nosnost konstrukčního prvku. Z praktického hlediska lze houževnatost charakterizovat jako schopnost materiálu absorbovat energii před tím, než porušení dosáhne určitého mezního stavu. Cílem zkoušky lomové houževnatosti je sledovat odezvu materiálu na přítomnost vady ve standardním zkušebním tělese obsahujícím nacyklovanou únavovou trhlinu. Výsledek je vyjádřen pomocí parametrů houževnatosti, jako je K_Ic, J-integrál nebo kritické rozevření trhliny. Sledována byla lomová houževnatost čtyř typů oceli vyrobených MIM technologií. Materiály vyrobené MIM technologií mají poměrně vysoké mechanické vlastnosti, zejména maximální pevnost. Vzhledem k vysoké pevnosti jsou materiály relativně křehké a samotná hodnota houževnatosti K_Ic nemá velký rozptyl hodnot. Hodnota J-intergrálu, která bere v úvahu plastické chování materiálů, je rovněž předmětem výzkumu. Samotné testování bylo zaměřeno na houževnatost a houževnatost s výpočtem J-integrálu. Znalost lomových vlastností umožňuje, aby konstrukční součást byla správně dimenzována a tím se zlepšila životnost. Lomové vlastnosti také umožňují výpočet zbytkové životnosti struktur obsahujících podkritickou vadu. Vzhledem k nárůstu použití MIM technologie pro výrobu konstrukčních prvků je velmi důležité tyto vlastnosti prověřovat.

Klíčová slova: Lomová houževnatost; vstřikolisování kovů do formy; mechanické vlastnosti; vysokopevnostní oceli

VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Materials Science and Technology; Regional Materials Science and Technology Centre, 17. listopadu 2172/15, 708 00 Ostrava-Poruba, Czech Republic