模具鋼材的選材合理性及應用實用性
㈠模具鋼材的選材合理性:
模具鋼材的選材主要是從工作條件要求、工藝性能要求及經濟實用性要求這三個方面考慮。
⒈滿足工作條件要求:
⑴、耐磨性:坯料在模具型腔中塑性變性時,沿型腔表面既流動又滑動,使型腔表面與坯料間產生劇烈的摩擦,從而導致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
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、數量、形態、大小及分布有關。
⑵、強韌性:模具的工作條件大多十分惡劣,有些常承受較大的沖擊負荷,從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷,模具要具有較高的強度和韌性。
模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。
⑶、疲勞斷裂性能:模具工作過程中,在循環應力的長期作用下,往往導致疲勞斷裂。其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度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。
⑷、高溫性能:當模具的工作溫度較高進,會使硬度和強度下降,導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。因此,模具材料應具有較高的抗回火穩定性,以保證模具在工作溫度下,具有較高的硬度和強度。
⑸、耐冷熱疲勞性能:有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態,使型腔表面受拉、壓力變應力的作用,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,從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一,幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。
⑹、耐蝕性:有些模具如塑料模在工作時,由于塑料中存在氯、氟等元素,受熱后分解析出HCl、HF等強侵蝕性氣體,侵蝕模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加劇磨損失效。
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⒉滿足工藝性能要求:
模具的制造一般都要經過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質量,降低生產成本,其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
⑴、可鍛性:具有較低的熱鍛變形抗力,塑性好,鍛造溫度范圍寬,鍛裂冷裂及析出網狀碳化物傾向低。
⑵、退火工藝性:球化退火溫度范圍寬,退火硬度低且波動范圍小,球化率高。
⑶、切削加工性:切削用量大,刀具損耗低,加工表面粗糙度低。
⑷、氧化、脫碳敏感性:高溫加熱時抗氧化懷能好,脫碳速度慢,對加熱介質不敏感,產生麻點傾向小。
⑸、淬硬性:淬火后具有均勻而高的表面硬度。
⑹、淬透性:淬火后能獲得較深的淬硬層,采用緩和的淬火介質就能淬硬。
⑺、淬火變形開裂傾向:常規淬火體積變化小,形狀翹曲、畸變輕微,異常變形傾向低。常規淬火開裂敏感性低,對淬火溫度及工件形狀不敏感。
⑻、可磨削性:砂輪相對損耗小,無燒傷極限磨削用量大,對砂輪質量及冷卻條件不敏感,不易發生磨傷及磨削裂紋。了解更多相關資訊,敬請關注東莞弘超模具鋼材專業網站www.syfukang.com,海量的模具鋼材最新動態資訊,盡在東莞弘超模具鋼材網站。
⒊滿足經濟性要求:
在給模具選材時,必須考慮經濟性這一原則,盡可能地降低制造成本。因此,在滿足使用性能的前提下,首先選用價格較低的,能用碳鋼就不用合金鋼,能用國產材料就不用進口材料。
另外,在選材時還應考慮市場的生產和供應情況,所選鋼種應盡量少而集中,易購買。㈡模具鋼材的應用實用性:
目前我國模具選材用鋼較為廣泛,除了工具鋼(碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼)外,還有軸承鋼、彈簧鋼、調質鋼、滲碳鋼、不銹鋼等,鋼種達數十種之多,但常用的只有二十余種,而用量最多的只有八種:Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo、45、40Cr。據估計,這八個鋼號年用量占我國模具鋼年總用量的80%。
近年,國內研制了近二百種新型模具鋼種,如超硬高速鋼W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VSiAlNb等;強韌耐磨鋼LD(7Cr7Mo2V2Si)、Cr8MoV2Ti等;高速鋼基體鋼65Nb(6Cr4W3Mo2VNb)、012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl)等;中碳超高強度鋼4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB等;時效鋼25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等;火焰淬火鋼7CrSiMnMoV、7Cr2SiMnMoVTiRe等;易切削模具鋼8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等;紅沖模具鋼HCH2011、GR(4Cr3Mo3W4VNb)、HD(4Cr3Mo2NiVNb)、HM3(3Cr3Mo3VNb)、ER8(4Cr3Mo2MnVB)等。新鋼種滿足了模具較高力學性能、特殊工藝性能和特殊使用性能的需求,解決了模具設計、加工、使用中的一些難題,大幅度提高了模具使用壽命,帶來十分顯著的經濟效益和社會效益,對工業發展和少、無切削工藝廣泛應用起了極大促進作用。也引進了國際通用的幾種美國鋼號,如D2(Cr12Mo1V1)、H13(4Cr5MoSiV1)、 P20(3Cr2Mo)等。但因多種不利因素的影響,新型模具鋼的應用量仍然較少,年用量僅相當于模具鋼年總用量的1/40~1/50,當然其用量仍呈逐年上升態勢。更多信息
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