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模具钢材的分类选材要求及影响因素
作者:Admin      点击数:次      发布时间2018-06-26
一、模具在工业中作用与发展:
模具是压力加工或其它成形加工工艺中,使材料(金属或非金属)变形、裁切、成型制成产品的一种重要自动化工艺装备应用广泛。它在塑胶加工、冲压、冲裁、压铸、挤压、热锻等行业中起着重要作用。模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等,都是金属材料在模具时发生塑性变形而获得的,压铸零件、粉末冶金零件也是在模具中充填加工成形的,而塑胶、陶瓷、玻璃制品等非金属材料的成形也多依靠模具加工之。
模具生产影响到产品开发、更新换代和发展速度,对工业产品的品种、数量、质量要求越来越高,因此对模具性能要求更高、精度要求更严、制模速度要求更快、种类要求更多,模具需求量更大、模具的工作条件更苛刻、形状更复杂、工作温度更高、寿命更长。这就要求合理选用模具钢材更加重要,合理实施热处理和表面强化工艺,大力推广应用新种模具钢、新工艺、新技术。
 
二、模具制造存在问题及展望
当前,我国在模具制造方面与工业发达国家相比,还存在一定的差距、主要表现为:
1、标准化程序低。2、模具制造精度低、周期长。3、模具品种少、加工效率低。4、模具寿命短、材料利用率低。5、技术力量参差不齐或落后,科学管理水平差。
 
三、模具钢分类:
按模具类别分:冷作模具钢热作模具钢塑胶模具钢、其它模具材料;
按材料类别分:金属材料、非铁金属材料、非金属材料;
按模具钢成分性能及用途分:如下图:
                                                                                     

四、模具钢的性能要求:
在模具的总成本中,特别是小型精密复杂模具,模具钢材费往往只占总成本的10%-20%,有时甚至低于10%,而机械加工、热加工、表面处理、装配、人工、管理等费用要占总成本的70-80%以上。所以模具钢材的加工工艺性能就成为影响模具成本的一个重要因素,也是提高模具质量和使用寿命的关键所在。
 
模具的工作条件复杂,工作温度高低不一,一般承受高压、冲击、振动、摩擦、弯曲和拉抻等载荷;工作温度有的很高;精度要求很高;磨损、变形、疲劳、断裂等时有发生,因此对模具的性能要求较一般零件要高。为了使选用的模具钢满足模具的使用要求,应对模具钢性能及影响因素有比较全面而又深入的了解。一般从使用性能和工艺性能两方面考虑。
1、模具钢材的使用性能要求:强度、硬度、耐磨性、韧性、塑性、抗热性能(①热稳定性、②耐回火性)、疲劳抗力性、耐蚀性。如S136、S136H、D2、DC53、H13模具钢等。
2、  模具钢的工艺性能要求:
冷加工工艺性能:切削、磨削、抛光、冷挤压、冷拉等工艺性能。模具制品有时要求很高的表面质量、低的表面粗糙度和高抛光性能,这就要求模具钢的质量上有更高要求,要求模具钢杂质少、组织均匀、无纤维方向,并采取一些措施,以改善钢的工艺性能,降低模具制造费用。
热加工工艺性能:包括锻造、铸造、焊接、热处理等。工艺性能包括热塑性的热加工温度范围等,这些性能受化学成分、冶炼工艺质量、组织状态等因素影响。
 
五、模具选用模具钢的原则及考虑因素
1、模具选材的原则
⑴、首先要满足使用性能要求;       ⑵、工艺性能良好;       ⑶、模具钢来源优质方便;         ⑷、价格上合理。
2、模具选材的具体考虑因素
⑴、模具工作条件因素:    ①承载力大及冲击状况。受力大,模具钢强度要求高;冲击大,模具钢韧性要求好。       ②模具工作温度。根据工作温度不同,所选模具钢材的抗热性能要求也有较大的区别。      ③腐蚀状况。模具工作条件腐蚀严重时应选用不锈钢类模具钢。
⑵、模具结构因素:    ①模具大小。大、中、小型模具应选用不同的材质。大型模具的应选淬透性好的模具钢,大型热作模具钢要求用更高的耐热性;    ②形状简单、公差要求不严的模具可选用一般高碳工具钢;形状复杂应选淬透性好的模具钢,采用缓冷介质以免变形开裂;    ③模具不同部组件及不同部位:组件分工作零件和辅助零件,模具工作零件与加工材料直接接触,性能要求比辅助零件高。
⑶、按订单量生产产品的数量:批量大应选用高质量、性能好的模具钢;批量小则可选性能一般、模具钢价格合适的使用,如P20、718、S136、S136H、Cr12Mov、D2、DC53、H13等,一般品牌与进口模具钢、电炉与电渣等选材。
⑷、加工模具钢的材质:对生产不同材质,其变形抗力、工作温度都有很大的不同,工作条件也不同,选用模具钢材也就不同。
⑸、模具设计因素:
①大型复杂模具 可应用组合或镶嵌结构,在刃部、型面部分或某些经受强烈磨损、冲击或高温的部位,应采用贵重的高性能模具钢
②低级材料强化处理 应用低级模具钢的模具,也可用表面强化方法在型面或局部进行离子渗入、堆焊、气相沉积或其它涂覆处理。
⑹、模具制造工艺因素:应依据所采用的热加工、冷加工方法和工艺的不同,选择适当的与其相适应之模具钢,满足工艺性能的要求。
 
六、影响模具寿命的因素:
1、模具结构设计的影响
2、模具对模具钢材的要求选材的影响
3、模具钢材的冶炼工艺及锻造的影响: 国内抚顺特钢质量相对高质稳定、价格合理、品质上除个别特种钢外一般已接近进口模具钢材,特别是常用的P20、718、2083、S136、NAK80、Cr12Mov、D2、DC53、H13等。
4、模具制造质量的影响
⑴、模具表面加工精度的影响;    ⑵、模具表面粗糙度的影响;    ⑶、模具装配精度的影响;    ⑷、热处理工艺的影响
热处理不当是导致模具钢材早期失效的重要原因。据统计,热处理不当约占模具钢材早期失效影响因素的35%以上。
②模具钢材淬火后存在很大的残余应力,它往往引起模具变形甚至开裂。为了减少模具钢淬火后的残余应力,淬火后应及时回火,且回火要充分,否则容易产生裂纹或使用中早期失效。
⑸、模具钢表面强化处理的影响
①、改变表面的化学成分。如渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铌、渗钒及渗金属等。
②、不改变化学成分。如激光淬火、电火花强化、高频淬火、线切割、低温和超低温处理及喷丸处理等。
③、表面形成硬化层。如镀硬铬、热喷涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等。
⑹、模具的使用对模具寿命的影响
①、模具的安装和使用条件。    ②、机械设备的特性。    ③、被加工材料的性质。    ④、模具操作工人的责任心。
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