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如何合理選擇模具鋼材
如何合理選擇模具鋼材，是一個對照復(fù)雜的系統(tǒng)工程，但也是模具制造的樞紐環(huán)節(jié)，是關(guān)系到模具壽命和成本的一項主要工作，下面從模具鋼材的基賦機(jī)能、工藝機(jī)能、冶金質(zhì)量、通用性及使用要求等身分來解析。
模具鋼材的基賦機(jī)能進(jìn)行模具材料選擇時，必需起首考慮模具鋼材的某些基賦機(jī)能必需能順應(yīng)所制造的模具的需要，在一般情況下，個中三種機(jī)能是首要的，即鋼的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性。這三種機(jī)能可以對照周全地反映模具鋼材的綜合機(jī)能，應(yīng)可以在一定水平上抉擇其應(yīng)用規(guī)模。當(dāng)然對于一種模具的要求來說，可能個中的一種或兩種是首要的，而其余的一種或兩種是次要的。
⒈ 模具鋼材的耐磨性模具工作時，輪廓往往要與工件發(fā)生多次強烈的摩擦，模具必需在此情況下仍能貫串連接其尺寸精度和輪廓粗糙度，不致于早期掉落效。要求模具鋼材既能承受機(jī)械磨損，而且在承受重載和高速摩擦?xí)r，模具被摩擦輪廓能夠形成薄而致密附著的氧化模，貫串連接潤滑感化，防止模具和被加工工件的輪廓之間發(fā)生粘附、焊接招致工件輪廓擦傷，又能削減模具輪廓進(jìn)一步氧化造成的損傷。為了改善模具鋼材的耐磨性，就要采納合理的出產(chǎn)工藝和處置工藝，使模具鋼材既具有高硬度又使模具鋼中的碳化物等硬化相的組成、描寫和分布合理，當(dāng)然模具工作過程中的潤滑情況和模具鋼材的輪廓處置，也對改善模具的耐磨機(jī)能有優(yōu)勝的影響。
⒉ 模具鋼材的韌性對于受強烈沖擊載荷的模具，如冷作模具的沖頭，錘用熱鍛模具、冷鐓模具、熱鐓鍛模具等，模具鋼材的韌性是十分主要的考慮身分，對于在高溫下工作的模具，還必需考慮其在工作溫度下的高溫韌性。對于多向受沖擊載荷的模具，還必需考慮其等向性。模具鋼材的化學(xué)成分、晶粒度、碳化物、夾雜物的組成數(shù)目、描寫、尺寸和分布情況：金相組織、微觀偏析等，城市對模具鋼材的韌性帶來影響。鋼的純凈度、鍛軋變形的標(biāo)的目的會對橫向機(jī)能發(fā)生很大的影響。模具材料的韌性往往和耐磨性、硬度是互相矛盾的。因之根據(jù)模具的具體工作情況，選擇合理的模具材料，并采用合理的精髓精辟、熱加工和熱處置、輪廓處置工藝使模具鋼材得到耐磨性和韌性等綜合機(jī)能的最佳共同，以順應(yīng)模具的需要，是模具鋼材的主要成長的路子。
⒊ 硬度和紅硬性硬度是模具制造模具鋼材的首要技術(shù)機(jī)能指標(biāo)，模具在工作時必需具有高的硬度和強度，才能貫串連接其正本的外形和尺寸，一般冷作模具鋼，要求其淬回火硬度為hrc60旁邊，而熱作模具鋼為hrc45~50旁邊，并且要求熱作模具鋼材在其工作溫度下仍貫串連接一定的硬度。紅硬性是手印具鋼材在一定溫度下貫串連接其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力，對于熱作模具鋼和部分重載荷冷作模具鋼，是主要的機(jī)能指標(biāo)。其余，還要根據(jù)不合模具的實際工作條件，分袂考慮其實際要求的機(jī)能，如對熱作模具鋼要考慮其抗冷熱疲困機(jī)能，對壓鑄模具應(yīng)考慮其耐融熔金屬的沖蝕機(jī)能；對于重載荷型腔模具應(yīng)注重其等向性；對于高溫工作的熱作模具應(yīng)考慮其在工作溫度下的抗氧化機(jī)能；對于在腐蝕介質(zhì)工作的模具，應(yīng)注重其抗腐蝕機(jī)能；對在高載荷下工作的模具應(yīng)考慮其抗壓強度、抗拉強度和抗彎強度、疲困強度及斷裂韌度等。㈡模具鋼材的工藝機(jī)能在模具總的制造成本中，稀奇是對于小型慎密復(fù)雜模具，模具材料費往往只占總成本的10%～20%，有時甚至低于10%；而機(jī)械加工、熱處置、輪廓處置、裝配、經(jīng)管等費用要占成本的80%以上。所以模具材料的工藝機(jī)能就成為影響模具成本的一個主要身分，改善模具的工藝機(jī)能，不僅可以使模具出產(chǎn)工藝簡單，易于制造，而且可以有用地降低模具制造費用。
模具材料的工藝機(jī)能，經(jīng)常要考慮的有以下幾種。
⒈可加工性
模具材料的可加工性包孕冷加工機(jī)能，如切削、磨削、拋光、冷擠壓、冷拉工藝性，熱加工機(jī)能包孕熱塑性和熱加溫度規(guī)模等。模具鋼首要屬于過共析鋼和萊氏體鋼，冷加工和熱加工機(jī)能一般都不太好，在出產(chǎn)過程中，必需嚴(yán)重地節(jié)制熱加工和冷加工的工藝參數(shù)，以避免發(fā)生缺陷和廢品，另一方面還必需經(jīng)由過程改善鋼的純凈度，削減有害的雜質(zhì)，改善鋼的組織狀況，并采納一些舉措，以改善鋼的工藝機(jī)能，降低模具的制造費用。為了改善模具鋼的切削性和磨削性，從20世紀(jì)30年月起頭，研究向鋼中加入適量的硫、鉛、鈣、稀土金屬等元素或?qū)е履＞咪撝刑嫉氖脑兀砷L了各類易切削模具鋼。今后發(fā)現(xiàn)有些易切削元素加入今后，會在模具鋼中出產(chǎn)一些有害的夾雜物（如硫化鐵等），會使鋼的力學(xué)機(jī)能，稀奇是橫向的塑性、韌性下降，于是又在精髓精辟后期對鋼水進(jìn)行變性處置，經(jīng)由過程加入變性劑（如sica，稀土元素等），形成富鈣硫化物或稀土硫化物使硫化物球化，抑制了硫?qū)︿摰牧W(xué)機(jī)能的晦氣影響，保留和施展了其對鋼的可加工性和磨削性的有利感化，使易切削模具鋼得到進(jìn)一步地成長。有些模具材料，如高釩高速鋼、高釩高合金模具鋼的磨削性很差、磨削比很低，未便于磨削加工，近年來改用粉末冶金出產(chǎn)，可以使鋼中的碳化物細(xì)小、平均，完全消除了通俗工藝出產(chǎn)的高釩模具鋼中的大顆粒碳化物，不只使這類鋼的磨削性大為改善，而且改善了鋼的塑性、韌性等機(jī)能，使之能在模具制造中推廣應(yīng)用。有些模具對輪廓粗糙度要求很低，如要求鏡面拋光的塑料模具和一些冷作模具。就要采用拋光機(jī)能很好的模具材料，這類鋼種往往要采用電渣重熔或真空電弧重熔等工藝進(jìn)行精髓精辟，得到高純凈度的鋼材，以順應(yīng)鏡面拋光的要求。⑴皮紋加工性：有些塑料制品要求制造有皮紋、裝飾性圖案或文字名堂的輪廓，為了出產(chǎn)這些制品，就要求在壓制這些制品的模具輪廓加工出相應(yīng)的清晰的花紋、圖案來。而加工這些圖案、皮紋一般是采用化學(xué)蝕刻工藝，要求模具材料要能順應(yīng)這種化學(xué)蝕刻工藝，蝕刻今后，能夠在模具輪廓得到圖案清晰、紋理清晰的皮紋和圖案。
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⑵鍛造工藝機(jī)能：為了簡化出產(chǎn)工藝，國內(nèi)外近年來致力于成長采用鍛造工藝直接出產(chǎn)出接近成品模具外形的鍛造毛坯。如我國已經(jīng)研究采用鍛造工藝出產(chǎn)一部分冷作模具、熱作模具和玻璃成形模具。相應(yīng)地成長了一些鍛造模具用鋼，對這類材料要求具有優(yōu)勝的鍛造工藝機(jī)能，如流動性、縮短率等。⑶焊接性：有些模具要求在工作條件最苛刻的部分堆焊接特種耐磨或耐蝕材料，有些模具但愿在使用過程中采用堆焊工藝進(jìn)行修復(fù)后從新使用。對這類模具就要求選用焊接性好的模具材料，以簡化焊接工藝，可以避免或簡化焊前預(yù)熱和焊后處置工藝，更好地順應(yīng)焊接工藝的需要，相尖地成長了一批焊接性優(yōu)勝的模具材料。⑷冷變形性：為了簡化工藝，提高模具的制造效率，對批量出產(chǎn)的型腔模具，有些采用冷擠壓工藝壓制型腔，用淬硬的凸模將模具的型腔直接壓制出來，要求模具材料具有優(yōu)勝的冷變形機(jī)能，如塑料模具鋼中的低碳低硅鋼就具有優(yōu)勝的冷變形機(jī)能。
⒉淬火溫度和淬火變形為了便于出產(chǎn)，但愿模具材料的淬火溫度規(guī)模要寬一些，稀奇是有些模具要求采用火焰加熱局部淬火時，難以精確地測量和節(jié)制溫度，就要求模具鋼能順應(yīng)較寬的淬火溫度規(guī)模，模具在熱處置時，要求其變形水平要小，稀奇是一些外形復(fù)雜的慎密模具，淬硬今后難以修整，就對淬回火的變形水平要求更為嚴(yán)重，應(yīng)該選用微變形模具鋼制造。
⒊淬透性和淬硬性淬硬性首要取決于鋼的碳含量，淬透性首要取決于鋼的化學(xué)成分、合金元素含量和淬火前的組織狀況。對于大部分要求高硬度的冷作模具，對淬硬性要求較高；對于大部分熱作模具和塑料模具，對于硬度的要求不太高，往往更多地考慮其淬透性；稀奇是對于一些大截面深型腔模具，為了使模具的心部也能得到優(yōu)勝的組織和平均的硬度，就要求選用淬透性好的模具鋼。其余對于外形復(fù)雜、要求精度高又容易發(fā)生熱處置變形的模具，為了削減其熱處置變形，往往盡可能采用冷卻能力衰的淬火介質(zhì)（如油冷、空冷、加壓淬火或鹽浴淬火），就需要采用淬透性較好的模具材料，以得到愜心的淬火硬度和淬硬層深度。
⒋氧化脫碳敏感性模具在加熱過程中，若是發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會改變模具的外形和機(jī)能，影響模具的硬度、耐磨性和使用壽命，招致模具早期掉落效。有些鉬含量高的模具鋼，由于容易氧化、脫碳，有一段時候限制了其推廣應(yīng)用，直到熱處置工藝裝備成長今后，采用特種熱處置工藝（如真空熱處置，可控氛圍熱處置、鹽浴熱處置等）今后，能夠避免氧化、脫碳，這類模具鋼，才順?biāo)斓玫酵茝V應(yīng)用。鉬基合金雖然具有極為優(yōu)秀的高溫機(jī)能，然則由于在高溫下極易氧化，嚴(yán)重地限制了其應(yīng)用規(guī)模。㈢模具鋼材的冶金質(zhì)量冶金質(zhì)量也對模具鋼材的機(jī)能有很大的影響，只有具有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量，才能充裕施展模具材料的各類機(jī)能。是以對于出產(chǎn)慎密、復(fù)雜、長壽命的模具，必需選用冶金質(zhì)量優(yōu)秀的適宜的材料。
國內(nèi)外首要冶金出產(chǎn)部門也千方百計致力于模具鋼材冶金質(zhì)量的提高。首要有以下幾個方面：
⒈冶煉質(zhì)量對于高質(zhì)量的模具鋼材，國內(nèi)外遍及采用爐外精髓精辟、真空處置、真空冶煉、噴粉處置、電渣重熔等工藝、降低鋼中的有害元素、氧、氫和夾雜物的含量，進(jìn)行化學(xué)成分和澆注溫度的微調(diào)。經(jīng)由過程電渣重熔還能夠有用地改善鋼的低倍組織和致密度，提高模具鋼材的等向性。國內(nèi)一些出產(chǎn)廠的試驗說明電弧爐出產(chǎn)的4cr5mosiv1鋼的橫向沖擊韌度值只相當(dāng)于縱向的31%，經(jīng)由過程電渣重熔今后的4cr5mosiv1鋼，橫向沖擊韌度值可相當(dāng)于縱向的70%，提高1倍以上。對于稀奇要求的模具鋼材，則采用粉末冶金工藝出產(chǎn)的粉末高速鋼和粉末高合金模具鋼，可以更好地改善鋼的組織和機(jī)能。
⒉鍛造軋制工藝在保證一定的鍛造比的根蒂上，盡可能采用鐓粗一拔長鍛造和交叉軋制工藝，以提高模具材料的等向性。為了削減加工余量，提高材料的壟斷率，遍及采用精鍛機(jī)、快鍛水壓機(jī)、高精度連軋機(jī)出產(chǎn)，供給高精度的鋼材順應(yīng)模具制造的需要。
⒊熱處置和精加工鍛、軋材的熱處置，應(yīng)采用可控氛圍或真空熱處置，避免氧化脫碳，對有些塑料模具鋼和熱作模具鋼應(yīng)由冶金部門進(jìn)行預(yù)硬處置。對有些要求高的熱作模具材料應(yīng)由冶金部門預(yù)先輩行組織細(xì)化處置，消除鋼中的粗大碳化物和鏈狀分布的碳化物，得到細(xì)小、平均分布的碳化物組織，以進(jìn)一步改善鋼的各類機(jī)能，稀奇是等向性。根據(jù)國外的一些報道，有些熱作模具鋼經(jīng)由過程電渣重熔—多向鍛造（軋制）—組織細(xì)化處置，出產(chǎn)出高質(zhì)量高檔向性的模具鋼，其橫向的沖擊韌度值可以相當(dāng)于縱向的90%以上。不少鋼廠對這種工藝出產(chǎn)的鋼命名了商品牌號,如奧地利伯樂鋼廠的isodisc；日今天立金屬公司的isotropy，日本高周波鋼業(yè)公司的microfine等，我國不少冶金出產(chǎn)部門也在致力于這項工作。其余從鋼材各部位的冶金質(zhì)量考慮，制造模具時應(yīng)注重使模具的首要工作面（如型腔或刃部）選擇接近鋼材的輪廓位置；因為在一般情況下鋼材的輪廓是鋼材對照潔凈的部位，而鋼材的心部是鋼材低倍缺陷對照集中的區(qū)域；稀奇是在大截面萊氏體鋼材中，中間部位鋼的共晶碳化物不服均度會比輪廓部位超過2～3級。還有模具的首要承受載荷的標(biāo)的目的最好能選擇與鋼材的變形標(biāo)的目的相一致，以削減鋼材的各向異性對模具的晦氣影響。
⒋導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性也是模具鋼材，稀奇是有些熱作模具鋼材和塑料模具鋼材的首要機(jī)能指標(biāo)之一。導(dǎo)熱性好的模具鋼材，能把加工中發(fā)生的熱量和加工工件傳來的熱量敏捷傳出，避免模具工作輪廓發(fā)生過熱現(xiàn)象改善模具的工作條件。對一些熱塑性塑料成形用的模具和一些壓鑄模具，為了加速出產(chǎn)節(jié)奏但愿壓制的工件敏捷降溫脫模，以提超過跨過產(chǎn)率，為熟悉決這一問題，有時選用一些比鋼鐵導(dǎo)熱性更好的模具材料，如高強度銅合金、高強度鋁合金等。
⒌精料和制品化，為了縮短了模具的制造周期，模具制造部門在選購模具鋼材時，應(yīng)可能選用精料和制品，如經(jīng)由剝皮，冷拔或磨削加工的精品鋼材，經(jīng)由粗加工、精加工、甚至精加工淬火回火的模塊。模具制造部門壟斷這些精料和制品稍進(jìn)行加工即可與標(biāo)準(zhǔn)模架裝配使用。既可以有用地縮短模具制造周期，順應(yīng)模具使用部門的需要，又因為前一階段精料和制品的出產(chǎn)是在冶金廠高效率多量量出產(chǎn)的，可以降低出產(chǎn)費用，提高材料壟斷率。㈣合理選擇模具鋼材應(yīng)考慮的其他身分在進(jìn)行模具鋼材選擇時，根據(jù)模具的使用條件和要求，除了必需考慮以上各類身分，稀奇是模具鋼材的首要機(jī)能必需與模具的使用條件要求相順應(yīng)外，還需要考慮選用的模具鋼材的代價和通用性。一般情況下，當(dāng)出產(chǎn)的工件批量很大，模具的尺寸較小時，模具鋼材在模具制造費用中所占的份額很小，模具鋼材的代價可不作為首要考慮的指標(biāo)，可以盡量選擇對照高級的合用的模具鋼材。而對于大型或特大型外形較簡單的模具，由于模具鋼材的費用將在模具總的成本中占較大的份額，所以可以根據(jù)出產(chǎn)工件的批量，選用代價較低的模具鋼材，或者模具本體選用代價低的模具鋼材，而在模具的樞紐工作部位，如型腔或刃口處，采用鑲塊或堆焊的方法將高級的模具鋼材鑲上去或堆焊上去，既能提高模具的使用壽命，又能降低材料費用。模具鋼材的通用性，也是選用模具鋼材時必需考慮的身分。模具鋼材一般用量不大，品種、規(guī)格良多，為了便于在市場上采購和備料，應(yīng)該考慮材料的通用性。除了稀奇要求以外，盡可能采用大量出產(chǎn)的通用型模具鋼材，由于通用型模具鋼材技術(shù)對照成熟，儲蓄儲蓄積聚的出產(chǎn)工藝和使用經(jīng)驗較多，機(jī)能數(shù)據(jù)也對照完整，便于在設(shè)計和制造過程中參考。其余選用通用型模具鋼材，可以便于采購、備料和材料經(jīng)管工作。
如何合理選擇模具鋼材 [篇2]
1、在選擇模具鋼材時，除了必須考慮使用性能和工藝性能之外，還必須考慮模具鋼材的通用性和鋼材的價格。
2、模具鋼材一般用量不大，為了便于備料，應(yīng)盡可能地考慮鋼的通用性，盡量利用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼，以便于采購、備料和材料管理。
3、另外還必須從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合分析，考慮模具的制造費用、工件的生產(chǎn)批量和分?jǐn)偟矫恳粋�工件上的模具費用。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面全面分析，以最終選定合理的模具材料。
4、模具鋼材在使用的過程中要特別主要溫度這塊，當(dāng)溫度過高過低都將會影響整個模具的用途，比如變形，大小不一，總之在使用模具鋼材的時候不管是工業(yè)用途還是，汽車用途上都要非常小心。
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