模具鋼材的應用技巧(二)---模具零配件用鋼材的實際應用及選材
㈠模具零件所用鋼種:
1.SKH-9:即SKH51高速工具鋼中的Mo系高速鋼,58~60HRC母材硬度保證范圍,表面處理-Fe3O4-四三酸化鐵被膜。化學成分:C-0.8~0.9,Si-0.4以下,Mn-0.4以下,P-0.03以下,S-0.03以下,Cr-3.8~4.5,Mo-4.5~5.5,W-5.5~6.7,V-1.6~2.2,雜質如Cu-0.25以下,Ni-0.25以下。用途:比較需要韌性的一般切削用,或其它各種工具。東莞市弘超模具科技有限公司模具鋼材事業部專業銷售SKH-9高速鋼及其他高品質工模具鋼(日本大同模具鋼、瑞典一勝百模具鋼、瑞典烏德霍姆工具鋼、德國葛利茲模具鋼、日本日立模具鋼、日本不二越高速鋼以及國產新型模具鋼、無磁模具鋼、基體鋼、火焰淬火鋼等)。
2.DAC:日本日立模具鋼,即日本JIS SKD61,熱軋金屬模用合金工具鋼,適用于沖模壓鑄模和押出模,化學成分:C-0.32~0.42,Si-0.8~1.2,Mn-0.3以下,P/S-0.03以下,Cr-4.5~5.5,Mo-1.0~1.5,V-0.8~1.2,雜質Cu/Ni-不超過0.25。同類型的鋼種還有:日本大同模具鋼DHA1、瑞典一勝百模具鋼8402、瑞典烏德霍姆工具鋼ORVAR 2M等。更多相關產品資訊,敬請關注東莞弘超模具鋼材專業網站www.syfukang.com。
3.螺絲類(常態):SUS301經冷加工后可以得到高強度,用于鐵路車輛、帶式運送機螺栓螺帽和彈簧,用于一般溫度下。屬熱軋冷軋不銹鋼鋼板,奧氏田鐵系固溶化熱處理。化學成分:C-0.15以下,Si-1.0以下,Mn-2.0以下,P-0.045以下,Ni-6.0~8.0,Cr-16.0~18.0。
4.彈性件類(熱況):SUS304廣泛用于不銹鋼,耐熱鋼,可用于注射模中的墊圈,小彈簧的使用。JIS不銹鋼中的奧氏田鐵系。
5.螺絲類(熱態):SUS305較304的加工硬化性為低,用于旋壓成形,特殊抽制,冷軋加工等。JIS不銹鋼中的奧氏田鐵系,可作注塑模具中的螺絲。
6.螺絲類SCM435鉻鉬鋼鋼材硬度28~36HRC,化學成分:C-0.33~0.38,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.85,P-0.03以下,S-0.03以下,Cr-0.9~1.2,Mo-0.1~0.3。常用于強力螺絲、螺栓、軸和臂類。
7.銷釘類:SUJ2,硬度HRC58以上,為高碳鉻軸承鋼鋼材,外徑公差:+0.01/+0.005。化學成分:C-0.95~1.1,Si-0.15~0.35,Mn-0.5以下,P/S-0.025以下,Cr-1.3~1.6,Mo-不得超過0.08,雜質Cu/Ni-不得超過0.25。另切削用熱加工鋼材之球狀化熱處理硬度如下:HB201以下,HRB94以下。
8.SUS440C:SUS440C為JIS不銹鋼中的麻田散鐵系,在所有不銹鋼,耐熱鋼中具有最高之硬度,適用于噴嘴、軸承用。概略組成18Cr-1C,其成分:C-0.95~1.2,Si/Mn-1.0以下,P-0.04以下,S-0.03以下,Cr-16~18。
9.日期標志柱(帶螺紋):使用SKD61硬度43~47HRC或是DH2F硬度38~42HRC,或是SUS420鋼材。而與之相配的外圓柱則用SUS420不銹鋼材,硬度50~53HRC。定位的鋼珠用SUS440C,硬度58HRC以上,彈簧用SUS304。
10.透氣用鋼柱:SUS316,硬度130~190HV(~10HRC),JIS不銹鋼中的奧氏田鐵系,18Cr-12Ni-2.5Mo,對海水以及各種媒質較SUSU304耐蝕性強,其耐孔蝕性亦強。化學成分:C-0.08以下,Si-1.0以下,Mn-2.0以下,P-0.045以下,S-0.03以下,Ni-10.0~14.0,Cr-16.0~18.0,Mo-2.0~3.0。
11.鍥形塊(在結構上可有取用的螺絲孔):SKS3(硬度53~56HRC)或HPM2T(硬度37~41HRC)、SKD61(硬度50~55HRC),SKS3為JIS合金工具鋼中冷軋金屬模用鋼,成分:C-0.9~1.0,Si-0.35以下,Mn-0.9~1.2,P/S-0.03以下,Cr/W-0.5~1.0。常用作量規剪刀、抽拉模、其它一般模具。
SKD61:空冷硬化鋼,600度作業,強度高,韌性好,抗熱裂性好。相當于國牌號中的4Cr5MoSiV1,瑞典一勝百模具鋼的8407,美國的H13。適用于銅、鋁合金擠壓模、壓鑄模、熱壓力機模。交貨時退火處理,硬度HB<235(HRC22)。
12.牛角梢:直徑4~8用SKD11硬度60~63HRC,直徑10~50用SUJ2硬度58HRC以上(高周波燒入)。
13.定位鋼珠:輕荷重用型--鋼珠用SUJ2硬度55HRC以上,螺絲本體用S45C硬度29~35HRC表面四三酸化鐵被膜,耐熱溫度80度以下;重荷重用型--鋼珠用SUJ2硬度55HRC以上,螺絲本體用SUS304相當,耐熱溫度80度以下;重荷重用型—鋼珠用SUS440C,螺絲本體用SUS304相當,或用SUS631,耐熱溫度260度以下。
14.定位鋼珠定位套/頂桿:使用SK4材料,硬度53~58HRC.SK4為JIS合金工具鋼中的耐沖擊工具用鋼,成分:C-0.45~0.55,Si-0.35以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下,Cr/W-0.5~1.0,常用于沖模,鉚釘頭模,覽.另SK4可用分型面時用的頂桿(在彈簧作用下頂開兩板).
15.調整用耐磨塊:(如抽芯上配合面上的嵌件)使用HPM2T硬度37~41HRC;或是SKS3硬度53~56HRC;另有HBSC4(銅合金)調整塊,MoS2埋設,使用溫度為-50度~+200度.也可使用SKD61,硬度48~52HRC.(如使用在鍥度調整用耐磨塊上---此時要設有圓銷定位和螺絲鎖緊)
16.拉桿:使用SUJ2材料硬度58HRC以上,表面高周波燒入(深度0.8~2.0)范圍為兩部在臺階上10.0處.
17.灌嘴:所用材質SKD61硬度48~52HRC;DC53硬度58~62HRC;HPM1相當使用硬度37~43HRC.或是SK3;或是SUS440C硬度50~56HRC.其中SK3為工具碳鋼,成分C-1.0~1.1,Si-0.35以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下.可用于弓鋸,鑿刀,量具,發條(彈簧),剃刀,抽拉模.
SKS3:油淬硬化的低合金冷作模具鋼,耐磨性能好,易淬火,表面淬火硬度高,HRC>62.淬火尺寸穩定,變形少.在交貨狀態時,材料為退火處理,55~207(HRC25~14).相當中國牌號 9CrWMn ,瑞典一勝百模具鋼的DF-2 ,瑞典烏德霍姆工具鋼的ARNE及美國的O1鋼種,適作用于冷沖壓模具,塑料料模具及量具刃具.
18.圓柱形定位柱:同軸度0.01/0.005(超精密級)內,外徑分別為DK6/D+0.005/0,所用材質為SKD11,硬度58~62HRC.為冷軋金屬模用之合金工具鋼鋼材,成分:C-1.4~1.6,Si-0.4以下,Mn-0.6以下,P/S-0.03以下,Cr-11.0~13.0,另Mo-0.8~1.2,V-0.2 ~0.5 ,Ni不超過0.5 .可用于量規,抽拉模,螺絲搓牙線.(另亦可用SUJ2,硬度58~60HRC)
SKD11適用于形狀復雜而又可能變形的工具模,淬火硬度HRC>62.相當于中國牌號中的Cr12Mo1V1或是Cr12Mo1V, 瑞典一勝百模具鋼的XW-41, 瑞典烏德霍姆工具鋼的SVERKER-21以及美國的D2鋼種,用于高耐性長壽命的各類冷沖壓模具及冷剪切模,搓絲板等.交貨時為退火處理硬度為:HB<255(HRC25).總之是含 高達12%的萊氏體冷作工具鋼,硬度可處理至61HRC,具備有卓越的耐磨性與抗回火性,極佳的抗剪切強度和絕好的韌性.
19.模具用定位塊,限位柱/止位梢等:材質為S45C,硬度46~50HRC.為機械構造用碳鋼,成分:C-0.42~0.48,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.9,P-0.03以下,S-0.035以下.熱處理可分為:正常化,退火;淬火`回火.另S45C作一般邊接件用時,硬度38~43HRC,表面處理:四三酸化鐵被膜.另拉桿頭部的止位環也可用S45C硬度34~43HRC.
20.斜度分型面用磨耗塊:可使用磨耗快的S50C,硬度38~45HRC.為機械構造用碳鋼,成分: C-0.47~0.53,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.9,P-0.03以下,S-0.035以下.(單材質而言:S50C在高周波燒入下可達58HRC以上.)
21.彈簧墊圈:用SWRH62硬度42~50HRC.SWRH62為硬鋼線材,成分為:C-0.59~0.66,Si-0.15~0.35,Mn-0.3~0.6-A型(或0.6~0.9-B型).另P/S的含量在0.025以下,Cu為0.02以下.
22.塑料開閉器:螺絲用SCM435;塑料用POM耐熱溫度150度以下;與之相配的圓筒用S45C表面四三酸化鐵被膜,內表面粗糙度為0.4,側面有氣孔和小側平面用來跑氣.
23.機械式金屬型開閉器:大小卡頭均用SKD11硬度58HRC以上;外殼中與模座相貼的使用SK材料,硬度50HRC以上,另一半則使用SKD61硬度為50~55HRC;另長的出腳使用S45C硬度為高周波燒入45HRC以上.
24.拉板與拉板上螺絲外套環:材質S45C 硬度38~43HRC 表面處理:四三酸化鐵被膜.
25.冷卻用黃銅:材質為C3604 ,為快削黃銅.成分:Cu-57.0~61.0;Pb-1.8~3.7;Fe為-0.5以下.材質被切削性好,用于螺栓,螺帽,小螺絲,電子零件和照相機零件等.
26.沖模兩側等高墊塊:材質為SKS93 硬度54~58HRC,冷軋金屬模用合金工具鋼,成分:C-1.0~1.1,Si-0.4以下,Mn-0.8~1.1,P/S-0.03以下,Cr-0.2~0.6,可用于剪刀,量規,抽拉模!中與模板底面相接面的粗糙度為Ra1.6.另一般的面則為Ra6.3
27.托料梢/浮升梢:所用材質為SK4 硬度53~58HRC,另浮升用彈簧所用材質為SWP-A.
28.盤形彈簧:用料為S60C;S70C或是SK5M㈡圓筒螺旋彈簧:
1.材質:
彈簧鋼鋼材:SUP4,6,7,9,9A,10,10A ;以加熱成型彈簧為主,為泛用彈簧.
硬鋼線:SWB/SWC ,以常溫成型彈簧為主,為泛用彈簧.
琴鋼線:SWP ,以常溫成型彈簧為主,耐腐蝕,泛用彈簧.
油回火彈簧用碳鋼線:SWO ,以常溫成型彈簧為主,為泛用彈簧.
油回火閥彈簧用碳鋼線:SWO-V ,以常溫成型彈簧為主,為耐腐蝕彈簧.
油回火閥彈簧用鉻釩鋼線:SWOCV-V,以常溫成型彈簧為主,為耐蝕,耐腐蝕性彈簧.
油回火閥彈簧用硅鉻鋼線:SWOSC-V,以常溫成型為主,為耐蝕,耐腐蝕性.
油回火彈簧用硅鋼線:SWOSM,常溫成型為主,為泛用彈簧.
彈簧用不銹鋼線:SUS302,304,316,631.以常溫成型為主,為耐熱,耐蝕,泛用彈簧.
黃銅線:C2600 W-H,C2600W-EH,C2700W-H,C2700W-EH,C2800W-H.為常溫成型為主.用途可為導電,非磁,耐蝕.
白銅線:C7521W-H,C7541W-H,C7701W-H.常溫成型彈簧為主,用途可以為導電,非磁,耐蝕.
磷青銅線:C5101W-H,C5191W-H,C5212W-H.以常溫成型彈簧為主,用途可以為導電,非磁,耐蝕.
鈹銅線:C1720W-H,迷路溫成型為主,導電,非磁,耐蝕性用途.
2.受反復負載時疲勞強度有關加工處理的各因素:
A.強化,脫碳的影響:脫碳層在極薄厚度(0.05mm)時能使疲勞強度急下降,耐久度低下30~40%,另熱間成型彈簧的氧化作用使表面變粗,對疲勞強度有較大的影響.表面Ra為20~30um時,疲勞強度將行減半.
B.形狀尺寸的影響:彈簧的硬度因素與凹割系數,形狀系數有關,盡力避免斷面的劇烈變化和凹割.另同一材料直徑大者疲勞強度要差.如直徑20的比直徑5~10的強度要差20%.
C.電鍍的影響:可使鋼線的疲勞強度降低10~20%.但對腐蝕環境中的疲勞強度之降低有減少.
D.腐蝕疲勞的影響:在腐蝕環境中反復負載時,幾乎使彈簧沒有耐久度存在.㈢電極材料:
常用的為石墨,紫銅,銅鎢合金,銀鎢合金等;石墨電極易加工,但電極損耗比較大,模具精度不易保證,僅用于精度不高的鍛壓類硬質合金型腔模的電火花加工;紫銅,銅鎢合金,銀鎢合金適用于精度要求較高的磁性材料和粉未冶金產品的硬質合金型腔模的電火花加工.銅鎢合金,銀鎢合金價格貴,鍛造成型困難,但電極損耗極少,特別適用于高精度,多溝槽類硬質合金型腔模的電火花加工,而經過反復鍛造的紫銅材料因其電極損耗適中,機械加工性能良好,是一般硬質合金型腔模理想的電極材料.
1.電極尺寸的計算:電火花加工主要有:單電極平動加工法;多電極更換加工法;電極分解加工法。
A.粗加工電極尺寸=模具尺寸±(放電間隙+平動量)=模具尺寸±0.35~0.5
B.中加工電極尺寸=模具尺寸±(放電間隙+平動量)=模具尺寸±0.18~0.35
C.精加工電極尺寸=模具尺寸±(放電間隙+平動量)=模具尺寸±0.06~0.15
2.電火花加工硬質合金型腔模的加工工藝:
⑴經濟電流密度:根據經濟電流密度選擇初始加工電流值,再由初始加工電流值的大小選擇初始放電加工條件.經濟電流密度指:工件被電蝕部分單位投影面積上所承受的放電加工電流的大小.則放電加工電流=經濟電流密度X工件表面投影面積.一般情況下經濟電流密度的經驗值:
粗加工:Ij粗=(3~5)A/cm²;中加工:Ij中=(1~3)A/cm²
⑵粗糙度升級:可根據粗糙度升級概念來選擇粗,中,精加工條件來編制放電加工程序.以下為粗糙度在粗,中,精,精細加工中的經驗值范圍:
粗加工: Ra>12.5um 中加工: Ra=2.5~12.5um
精加工: Ra=0.6~2.5um 精細加工: Ra<0.6um
下表為一組放電條件相對對應的粗糙度以及加工電流值:
放電條件 C190 C180 C170 C160 C150 C140 C130 C120 C110 C100
粗糙度um 75 65 50 40 36 32 26 17 12 6
加工電流A 25 21 14 10 8 7 6 4 2 1
依粗糙度升級,為了使加工表達到最終要求的表面粗糙度值作為下一個放電的條件,每次應將表面粗糙度值降低一半,這是分段加工的最快方法,為了提高加工速度且使電極損耗小一些,應注意在粗加工和精加工時峰值要相對小一些.則以上可選擇:C190—C160—C130—C110或C180—C140—C120—C100
⑶提高硬質合金型腔模電火花加工效率的有效途徑:
①多電極加工:分粗,中,精多電極加工,可使粗加工中電流加大,速度快;
②電極沖水:是影響加工的主要因素,特別對盲孔型加工,由于排屑困難,容易產生二次放電,燒傷工件,另出現積炭現象而自動抬刀影響效率.故可以在適當位置做沖水孔,孔徑直徑為Ø1.5~2.0mm,要有一定的壓力.
③加工參數的調整:影響最大的是脈沖寬度和峰值電流.
注:用模芯插入式定位防偏或是自身加強強度;另因高度較大,無法在原有注塑機上滿足最大合模要求,在此利用開模動作脫模。相關內容:
模具鋼材的應用技巧(三)---模具鋼材新材料以及模具鋼材的性能對比。更多信息
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資料來源:東莞市弘超模具科技有限公司技術中心
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