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鋼種選擇通常按冷作模具的使用條件,可以將鋼種選擇分為以下四種情況:
②加入W等形成難熔碳化物的元素以細(xì)化晶粒、提高韌性。模具鋼的硬度是模具鋼的主要技術(shù)指標(biāo),模具在高應(yīng)力的作用下欲保持其形狀尺寸不變,必須具有足夠高的硬度。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。3、充分發(fā)揮冷作模具鋼性能潛力的途徑在用Cr12型鋼或高速鋼做冷作模具時(shí),一個(gè)很突出的問(wèn)題是鋼的脆性大.使用中易開(kāi)裂。為此,必須用充分鍛打的方法細(xì)化碳化物.
除此之外應(yīng)發(fā)展新鋼種。發(fā)展新鋼種的著眼點(diǎn),應(yīng)是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數(shù)量。
模具應(yīng)如何選擇模具材料
模具選材是整個(gè)模具制作過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
模具選材需要滿足三個(gè)原則,模具滿足耐磨性、強(qiáng)韌性等工作需求,模具滿足工藝要求,同時(shí)模具應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)適用性。
模具滿足工作條件要求:
1、耐磨性
坯料在模具型腔中塑性變性時(shí),沿型腔表面既流動(dòng)又滑動(dòng),使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦,從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。因此材料的耐磨性是模具基本重要的性能之一。
硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下,模具零件的硬度越高,磨損量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性還與材料中碳化物的種類(lèi)、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。
2、強(qiáng)韌性
模具的工作條件大多十分惡劣,有些常承受較大的沖擊負(fù)荷,從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時(shí)突然脆斷,模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性。
模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。
3、疲勞斷裂性能
模具工作過(guò)程中,在循環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下,往往會(huì)導(dǎo)致疲勞斷裂。形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。
模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
4、高溫性能
當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn),會(huì)使硬度和強(qiáng)度下降,導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此,模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性,以保證模具在工作溫度下,具有較高的硬度和強(qiáng)度。
5、耐冷熱疲勞性能
有些模具在工作過(guò)程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài),使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用,引起表面龜裂和剝落,增大摩擦力,阻礙塑性變形,降低了尺寸精度,從而導(dǎo)致模具失效。因此,在滿足使用性能的前提下,首先選用價(jià)格較低的,能用碳鋼就不用合金鋼,能用國(guó)產(chǎn)材料就不用進(jìn)口材料。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一,故而這類(lèi)模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。
6、耐蝕性
有些模具如塑料模在工作時(shí),由于塑料中存在氯、氟等元素,受熱后分解析出HCI、HF等強(qiáng)侵蝕性氣體,侵蝕模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加劇磨損失效。
模具滿足工藝性能要求:
模具的制造一般都要經(jīng)過(guò)鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應(yīng)具有脫碳敏感性和淬火變形開(kāi)裂傾向。
1、可鍛性
具有較低的熱鍛變形抗力,塑性好,鍛造溫度范圍寬,鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。
2、退火工藝性
球化退火溫度范圍寬,退火硬度低且波動(dòng)范圍小,球化率高。
3、切削加工性
切削用量大,刀具損耗低,加工表面粗糙度低。
4、氧化、脫碳敏感性
高溫加熱時(shí)脫碳速度慢,對(duì)加熱介質(zhì)不敏感,產(chǎn)生麻點(diǎn)傾向小。
5、淬硬性
淬火后具有均勻而高的表面硬度。
6、淬透性
淬火后能獲得較深的淬硬層,采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。
7、淬火變形開(kāi)裂傾向
常規(guī)淬火體積變化小,形狀翹曲、畸變輕微,異常變形傾向低。常規(guī)淬火開(kāi)裂敏感性低,對(duì)淬火溫度及工件形狀不敏感。
8、可磨削性
砂輪相對(duì)損耗小,磨削用量大,對(duì)砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感,不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。
模具滿足經(jīng)濟(jì)性要求:
在給模具選材時(shí),必須要考慮經(jīng)濟(jì)性這一原則,盡可能地降低制造成本。因此,在滿足使用性能的前提下,首先選用價(jià)格較低的,能用碳鋼就不用合金鋼,能用國(guó)產(chǎn)材料就不用進(jìn)口材料。
另外,在選材時(shí)還應(yīng)考慮市場(chǎng)的生產(chǎn)和供應(yīng)情況,所選鋼種應(yīng)盡量少而集中,易購(gòu)買(mǎi)。
鋼廠對(duì)于冷軋模具鋼的選用
冷軋模具鋼的主系列是高硬冷作類(lèi),首要用于需求高抗壓和耐磨為主的模具,硬度高于HRC60-62。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一,故而這類(lèi)模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。關(guān)于需求耐沖擊、耐性高的模具,硬度低于HRC60-62,首要用S類(lèi)和部份A類(lèi)和一般的調(diào)質(zhì)鋼、熱作模具或基體鋼。關(guān)于大型沖壓模,如轎車(chē)外型沖壓件,首要用鑄鐵類(lèi)。簡(jiǎn)便或壽數(shù)數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復(fù)合資料。
高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的使用迅速增長(zhǎng)。日立模具鋼是-種高碳高鉻合金工具鋼,熱處理后具有很高的硬度磨性,并具有淬透性強(qiáng),尺寸穩(wěn)定性好的特點(diǎn),適宜制做高精度長(zhǎng)壽命冷作模具及熱固成型塑料模具。首要是有高的'抗壓強(qiáng)度/硬度比值,且硬度可在HRC60-70之間選擇。粉末模具鋼有良好的耐磨壽數(shù),硬度不大高于HRC60-62,使用相當(dāng)多。碳素工具鋼在壽數(shù)10萬(wàn)件的沖頭或軟資料沖壓模仍有一定的使用范圍。
而美國(guó)熱軋模具鋼分為二大類(lèi):熱軋模具鋼,和超級(jí)熱強(qiáng)合金。
熱軋模具因?yàn)樵谟袦囟鹊臈l件下作業(yè),需求資料要具有熱強(qiáng)性和熱耐磨性,為了確保模具的使用壽數(shù)模具要冷卻,熱冷替換模具會(huì)呈現(xiàn)龜裂,即熱疲憊裂紋,所以資料又需求有抗裂紋才能和抗熱疲憊功能。