冷作模具材料及其強化技術(shù)(2)(已修改)
2025-01-09 03:43 本頁面
【正文】 冷作模具 高原 ?模具材料的性能水平、材質(zhì)優(yōu)劣、使用合理與否等因素，對于模具的制造精度、合格品率、工作時的承載能力、壽命及成本，均有密切的關系。 一、冷作模具材料 ?因此在設計和制造模具過程中，對于選材方面應綜合考慮模具的種類、制件批量、制件材料和制件復雜程度等因素。而對于模具材料本身，則要考慮它的力學性能、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、熱變形、淬透性、機械加工性、價格和供貨情況。 ?目前任何一種好材料、新材料都難以滿足所有的性能要求，所以只能根據(jù)實際的使用條件，在滿足主要性能情況下來選擇模具材料。模具材料一般選用碳素工具鋼、合金工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、硬質(zhì)合金、鑄鐵、有色金屬等。通常把模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。 冷作模具鋼的應用。 ?冷作模具鋼用于制造冷沖壓模 (沖裁模、彎曲模、拉伸模、成型模、壓型模、 )、冷鐓模、冷擠壓模、冷剪切刀、冷滾壓模 (搓絲板、滾絲模、滾齒紋模、成形滾牙模 )、拉拔模 (鋼管、圓鋼冷拔模 )。 ?冷作模具使用溫度較低，一般不超過300℃ ，對模具材料的高溫性能沒有特殊的要求，但要求在常溫下具有高硬度、高強度、高耐磨性、高抗疲勞性、足夠的韌性、高淬透性和熱處理不變形 (或小變形 )及淬火、回火時不易開裂等性能。 ?可用的冷作模具鋼品種上百種，按照鋼中碳的含量及合金元素含量，并結(jié)合使用性能，分為高碳工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速鋼、鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金等。冷作模具常用鋼的型號、主要特性、工作硬度及用途如表 1所示。 ?在機械制造業(yè)中， 冷沖模具是一種十分重要的成型工具。冷沖模具的工作條件極其惡劣． 除經(jīng)受很大的拉、壓應力和彎曲載荷外。還受周期性的沖擊力， 并伴有較大的機械磨損。冷沖模具的基本失效方式為折斷、崩刃 軟塌以及刃部磨損。因此，相應對冷沖模具鋼的性能要求為：在具有足夠韌性的條件下，必須有高的強度硬度和耐磨性。 ?國內(nèi)外常用的冷沖模具材料有 CrWMn、Cr12MoV、 W 18Cr4V 以及W6Mo5Cr4V2等。新近發(fā)展的高強韌冷沖模具鋼有基體鋼65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)、012AL(50CrMo3SiMnVAI) CG2(60Cr4 Mo3Ni2WV) 和6W6Mo5Cr4V等。 ?近年來， 將彈簧鋼用作冷沖模具鋼也是一個重要的發(fā)展方向． 如彈簧鋼60Si2Mn代 Cr12鋼已成功地運用于制造小型冷沖模。提高冷沖模的使用壽命， 除研制新材料外， 開發(fā)新的熱處理工藝， 提高模具材料的強韌性是十分重要的。對冷沖模具的刃部進行表面熱處理． 在保持較高的強韌性條件下， 提高工作部位的耐磨性是熱處理的重要發(fā)展趨勢。 二、冷沖模具鋼的性能、 影響因素和使用壽命 ?1. 性能特點 ?冷沖模具鋼的硬度高， 淬火回火后的硬度一般為 HRC58~60， 這是保證冷沖模不變形軟塌和保持一定耐磨性的基本條件。 ?冷沖模具鋼應具有高的抗壓屈服強度和抗壓強度， 以保證沖模不致因軟塌、折斷而失效。對于同一種冷沖模具鋼， 抗壓屈服強度與硬度成正比關系。冷沖模具鋼還需具有一定的抗彎強度， 承受沖模使用過程中所受的彎曲載荷。 ?沖模鋼與其他冷非模具鋼的韌性相比，由于使用中受沖擊力較大，尤其要求具有較高的韌性。冷沖模具鋼的韌性一般由沖擊韌性 ak值表征。最近已將斷裂韌性 Klc作為冷沖模具鋼的韌性指標。由于冷沖模的實際使用工況都承受載荷變化率很大的動載，作用模體內(nèi)的應力強度因子變化率 K 可達 105 ~106MPam1/2／ s。 ?因此， 常規(guī)機械性能的評定已不能完全反映這類模具的使用性能， 而進一步需要動態(tài)加載下斷裂韌性 Kld來評定， 亦即冷沖模具鋼需具有高的動態(tài)斷裂韌性 KId值。 對于一定化學成分的冷沖模具鋼， 其性能取決于熱處理后鋼的組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)。 ?1) 碳化物相 ?碳化物相對沖模鋼的強度硬度、塑性韌性以及耐磨性均有顯著的影響。 ?增加碳化物
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