選擇熱作模具鋼必需考慮到的幾個問題
隨著模具工業的迅速發展,對模具的使用壽命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好壞和使用壽命的長短,將直接影響加工產品的質量和生產的經濟效益。而模具材料的種類、熱處理工藝、表面處理技術是影響模具使用壽命的極其重要的因素,所以世界各國都在不斷的研究和開發新型模具材料,改進模具的熱處理工藝,選用適當的表面處理技術,合理的設計模具結構加強對模具的維護等措施,來穩定和提高模具的使用壽命,防止模具的早期失效。
模具材料的使用性能將直接影響模具的質量和使用壽命。模具材料的工藝性能將主要影響模具加工的難易程度、加工質量和生產成本。為此,應合理選擇模具材料,改進熱處理工藝和表面處理工藝,大力推廣模具生產中的新材料、新工藝和新技術。
⒈熱作模具鋼與模具壽命
為了提高生產效率,提出毛胚精度和材料利用率,采用和發展少、無切削新工藝、新設備,對模具提出了向精密、多型腔、高壽命方向發展的要求,模具壽命的提高,最根本的辦法是采用高性能的模具材料。盡管影響模具壽命的因素是多方面的,但模具材料的選用是一個很重要的因素。
60年代以來,我國研制出不少適合我國特點的新型高效模具鋼,如熱作模具鋼中的3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、4CrMnSiMoV、4Cr2NiMoV、5Cr4Mo3SiMnVA1等,冷作模具鋼中的6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo3V2Si、7CrSiMnMoV、6CrNiMnSiMoV等新鋼種的采用,均獲得提高模具壽命倍數的效果。如冷作模具鋼選用6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)代替T10、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2等制作多工位冷鐓機用的內六角凸模、十字槽光凸模、螺栓切邊模、冷鐓螺栓頂模、鋼板彈簧沖孔凸模、螺栓平圓頭沖模、www.syfukang.com圓環冷沖模等;熱作模具鋼選用3Cr3Mo3W2V(HM1)代替3Cr2W8V鋼等制作軸承套圈的熱沖壓凸模和凹模、連桿輥鍛成形模、小型機鍛模等都顯著提高了模具壽命,因此作為模具工作者包括模具設計人員,首要任務是正確選用并合理使用模具材料,以保證模具的正常使用壽命。
目前國內市場銷售的進口熱作模具鋼
瑞典一勝百ASSAB(烏德霍姆集團UDDEHOLM):ASSAB 8407(UDDEHOLM ORVAR SUPREME);ASSAB 8418(UDDEHOLM DIEVAR);ASSAB 8402(UDDEHOLM ORVAR 2M);ASSAB QRO-90(UDDEHOLM QRO-90 SUPREME);HOTVAR等.
日本日立金屬HITACHI METALS):DAC(JIS SKD61);DAC3;DAC10;DAC40;DAC45;DAC55;DBC(JIS SKD62);DM(JIS SKT4)HDC(JIS SKD5);MDC(JIS SKD8);MDC-K(MDC改良型);YXR3;YXR33;YDC;YEM(JIS SKD7);YEM-K(YEM改良型)等.
日本大同特殊鋼DAIDO STEEL:DH21;DH2F(JIS SKD61改良型,預硬型);DH31S;DHA1(JIS SKD61);DH42;DHA-WORLD;DH31-EX等.
德國蒂森克魯伯:GS-344 EFS;GS-344ESR;GS-344HT;GS-344M;GS-365;GS-714;GS-885;GS-999;GSP-9V等.
德國德威:GSW-2344.
德國葛利茲:1.2343;1.2344;1.2367.
奧地利百祿;W300 ISODISC(AISI H10);W302 ISODISC(AISI H13);W303 ISODISC;W321 ISODISC (AISI H10改良)等.
⒉常用金屬的線膨脹系數及收縮率
線膨脹系數表示攝氏溫度升高一度時單位材料的尺寸變化。表1是一些金屬的線膨脹系數。
收縮率是指由熱加工溫度至室溫這段溫度區間內單位長度金屬材料的尺寸變化,它與材料的線膨脹系數和熱加工溫度兩者有關。
模膛設計時,需要考慮工件的收縮率,精密加工時還需考慮模具的熱脹冷縮問題。
熱加工時剛料的收縮率一般去1.2~1.5%,而對細長的桿類件,扁薄的工件,冷卻快或打擊次數多熱加工溫度低的工件收縮率取0.8~1.2%;帶大頭的長桿鍛件,頭部和桿部的冷縮塑料件一般取(0.3~0.5)%。鋁合金為(0.8~1.0)%,鎂合金為0.8%,鈦合金為(0.5~0.7)%,銅合金為(1.0~1.3)%。
表1金屬的膨脹系數
金屬種類 Fe Al Mg Cu Ni Ti
膨脹系數x10⒍(1/℃) 11.7 23.9 26 16.5 13.6 8.5
⒊常用金屬的變形抗力
金屬的變形力σs也稱真實應力或流動應力。對于理想塑性材料,變形抗力等于材料的屈服極限;對于塑性硬化材料,變形抗力等于考慮了變形硬化后的屈服極限。在熱鍛溫度下,變形抗力還可以用強度極限σb表示。通常金屬的變形抗力與材料的化學成分、組織、變形溫度,應變速率及變形程度等有關,可表達如下
σs=σ(T,ε1,ε2,x)
式中 T——變形溫度;
ε1——變形程度;
ε2——應變速率;
x——材料的物理化學性質。
通常變形抗力隨溫度的升高而降低,應變速率增大時,變形抗力增大,溫度升高,這種現象越明顯。變形程度對變形抗力的影響有兩種情況,某些材料隨變形程度增加,變形抗力不斷增大;而有些材料,在某一溫度下,在某一變形程度前,變形抗力隨變形程度的增加而
增大,但超過該變形程度后,由于動態恢復和動態再結晶進行迅速,隨變形程度增大時,變形抗力逐漸減小。一般地講,當變形溫度高于再結晶溫度時,由于形變硬化的現象不明顯,應變速率的影響大,變形程度的影響?。欢冃螠囟鹊陀谠俳Y晶溫度時,變形程度的影響較大,應變速率的影響較小。
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