全面解讀模具鋼材的工藝性能要求
在模具的總成本中,特別是小型精密復雜模具,模具鋼的費用往往只占總成本的10%~20%,有時甚至低于10%,而機械加工、熱加工、表面處理、裝配和管理等費用要占總成本的80%以上。所以模具鋼的加工工藝性能就成為影響模具成本的一個重要因素,也是提高模具質量和使用壽命的關鍵所在。經常遇到的加工工藝性能有以下幾種:
⒈冷加工工藝性能:
冷加工工藝性能包括切削、磨削、拋光、冷擠壓和冷拉等工藝性能。模具制品有時對表面質量、表面粗糙度和拋光性能要求很高,這就要求鋼材的質量更高,模具鋼雜質少、組織均勻以及無纖維方向,并采取一些措施,改善鋼的工藝性能,降低模具的制造費用。
為了改善模具鋼的可加工性和磨削性,在模具鋼精煉的后期應對鋼液進行變性處理,通過加入變性劑(如Si、Ca和稀土元素等),形成富鈣硫化物或稀土硫化物,使硫化物球化,抑制硫對鋼的力學性能的不利影響,保留和發揮其對鋼的可加工性和磨削性的有利影響,使易切削模具鋼得到進一步發展。
有些模具鋼,如高釩高速鋼、高釩高合金模具鋼,其磨削性很差、磨削比很低,不便于磨削加工。近年來改用粉末冶金生產,可以使鋼中的碳化物細小、均勻,完全消除了普通工藝生產的高釩模具鋼中的大顆粒碳化物,不但使這類鋼的磨削性大為改善,而且改善了鋼的塑性、韌性等性能。
東莞市弘超模具科技有限公司溫馨提醒您,有些模具要求很低的表面粗糙度,如要求鏡面拋光的塑料模具和一些冷作模具,就要采用拋光性能很好的模具材料。這類鋼種往往要求采用電渣重熔或真空電弧重熔等工藝進行精煉,得到高純凈度的鋼材,以適應鏡面拋光的要求。
為了簡化工藝,提高模具的制造效率,對批量生產的模具,可以采用冷擠壓工藝壓抑型腔,即用淬硬的凸模將模具的型腔直接壓制出來。這就要求模具材料具有良好的冷變形性能,如塑料模具中的低碳低硅鋼就具有良好的冷變形性能。
⒉熱加工工藝性能:
熱加工包括鍛造、鑄造以及焊接等。熱加工工藝性能包括熱塑性和熱加工溫度范圍等。根據模具的不同制造工藝可提出不同的加工性能要求,這些性能受到模具鋼的化學成分、冶金質量、組織狀態等因素的影響。在生產過程中必須嚴格控制熱加工的工藝參數。
⑴、可鍛性:
鍛造不僅減少了模具鋼的機械加工余量、節約鋼材,而且改善了模具鋼內部組織缺陷,如碳化物偏析等,所以鍛造質量的好壞直接影響模具的質量。
⑵、鑄造工藝性能:
為了簡化生產工藝,近年來國內外致力于發展采用鑄造工藝生產出接近模具形狀的鑄造毛坯。如我國已經研究采用鑄造工藝生產一些冷作模具、熱作模具和玻璃成形模具,并相應地發展了一些制造模具用鋼。對這類材料,要求具有良好的鑄造工藝性能,如流動性和收縮率等。
⑶、焊接性:
有些模具要求在工作條件最苛刻部分堆焊上特種耐磨和耐蝕材料,有些模具力求在使用過程中采用堆焊工藝進行修復后能夠重新使用,對這些模具就要求選用焊接性好的模具材料,以簡化焊接工藝。焊接性好可以避免焊前預熱和焊后處理工藝。為了更好地適應焊接工藝的需要,相應地發展了一批焊接性良好的模具材料。
⒊熱處理工藝性能:
熱處理工藝性能實際上也是一種熱加工工藝性能。在模具失效的案例中,熱處理不當造成的失效占總失效的40%左右。熱處理工藝性能的好壞對模具的質量有較大影響,其要求材料熱處理后有足夠的淬硬性和淬透性,而且變形小、淬火溫度范圍寬、過熱敏感性小、脫碳敏感性低等。
⑴、淬硬型和淬透性:
淬硬型主要取決于鋼的含碳量,淬透性主要取決于鋼的化學成分、合金元素含量和淬火前的組織狀態。對于大部分要求高硬度的冷作模具,對淬硬型要求較高;對于大部分熱作模具和塑料模具,對硬度的要求并不太高,往往更多地考慮其淬透性,特別是一些大截面、深型腔模具,為了使模具的心部能得到良好的組織和均勻的硬度,www.syfukang.com就要選用淬透性好的模具鋼;另外對于形狀復雜、要求精度高又容易產生熱處理變形的模具,為了減少其熱處理變形,往往采用冷卻能力弱的淬火介質(如油冷、空冷、加壓淬火或鹽浴等溫淬火等),這就需要采用淬透性較好的模具材料,以得到滿意的淬火硬度和淬硬層深度。
⑵、淬火變形和開裂傾向:
淬火變形和開裂是熱處理三大難題中的兩個,可見其重要性。模具在熱處理時要求其變形程度要小,特別是一些形狀復雜的精密模具,淬火后難以修整,更要求淬火、回火后的變形程度小,一般選用微變形模具鋼。模具零件淬火開裂傾向與模具材料成分、原始組織狀態、工件幾何形狀以及熱處理工藝有很大的關系。
⑶、氧化脫碳敏感性:
模具在加工過程中,如果產生氧化、脫碳現象,就會改變模具的形狀和性能,影響模具的硬度、耐磨性和使用壽命,導致模具早期失效。脫碳敏感性主要取決于鋼的化學成分,特別是碳質量分數。
東莞市弘超模具科技有限公司溫馨提醒您,有些含鉬量高的模具鋼,由于容易氧化、脫碳,在一段時間內限制了其推廣應用,直到熱處理工藝裝備發展以后,采用特種熱處理工藝,如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等,才有效防止了氧化、脫碳,使這類模具鋼順利得到推廣應用。更多信息
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