模具-文庫吧

【正文】 800～ 850℃ ，壓鑄模達 300～ 1000℃ 。這就要求模具具備一定的抗熱性能。模具材料的熱性能包括熱強性、熱硬性、熱穩定性、熱疲勞抗力和抗粘著性等。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 12 2）模具材料的加工性能要求 ? （ 1）熱加工性能 包括 鑄造性能、鍛造性能和焊接性能。 ? （ 2）冷加工性能 包括 切削、拋光、研磨等性能。 ? （ 3）熱處理性能 包括 淬透性和淬硬性，要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性低。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 13 3．模具材料選用的一般原則 ? 1）足夠的強度、硬度、塑性、韌性等 根據模具工作條件，失效形式，壽命要求，可靠性等提出材料的 強度、硬度、塑性、韌性等指標，提出時要考慮尺寸效應及主要關鍵的性能指標。 ? 2）良好的加工性能 所選材料根據不同的 制造工藝過程應具有良好的加工性能。 ? 3）模具材料供應正常 應考慮市場資源和現實供應情況，盡量在國內解決，少進口，并且品種規格相對集中。 ? 4）經濟性合理 在滿足性能和使用條件下盡量選用 價格低的材料。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 14 4．模具材料選用考慮的因素 ? 1）模具的工作條件 包括承載大小和性質、工作溫度、腐蝕情況等， ? 2）模具的失效形式 分析弄清模具失效屬于塑性變形失效、磨損失效還是斷裂失效等。 ? 3）模具所加工產品的特征 分清產品材質、形狀復雜程度、生產批量大小、品質高低等。 ? 4）模具自身結構 模具的大小、形狀、模具的不同組件和不同部位等。 ? 5）模具的制造過程 熱加工、冷加工、特種加工、熱處理、表面處理等。 ? 6）模具的設計因素 大型模具常采用組合或鑲嵌結構，工作部位和支承部位材料可不相同，如大型汽車覆蓋件沖壓模具。也可采用低級材料進行強化處理。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 15 5．常用的模具材料 1）冷作模具鋼 ? 這類模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足夠的強度和適當的韌性。因此，冷作模具鋼通常以高碳為主，有時要增加韌性抗擊沖擊載荷。 ? 碳素工具鋼： 含碳量 %～ %，主要有 T T7A、 T T8A、 T T10A、 T1 T12A等，一般適用于制造工作溫度在 250℃ 以下 、尺寸較小、形狀簡單、負荷較小的冷作模具 ? 低合金工具鋼： 這類鋼含有一定的合金元素， 合金元素總量在 1%～ 3%。 適用于各種沖剪工具、精壓模、冷鐓模、中小批量形狀較為復雜的模具。常用的模具材料有 9Cr 9SiCr、 65Mn、 60Si2Mn、 4CrW2Si、 CrWMn、 9Mn2V等。 ? 高合金工具鋼： 這類鋼由于 合金元素的大量增加（總量在 10%以上）， 廣泛用于承載大、沖次多、工件形狀復雜的模具，常用的材料有 Cr1 Cr12MoV、 Cr5Mo1V等。 ? 高速鋼： 具有 很高的淬透性 (空冷即可淬硬 )，很高的抗壓強度、回火穩定性和耐磨性，即使在 600℃ 高溫下 仍可保持高硬度、高韌性和耐磨性。適用于制造重載長壽命的冷擠壓模、拉深模等。常用的高速鋼有鎢系高速鋼 W18Cr4V和鉬系高速鋼 W6Mo5Cr4V2。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 16 2）熱作模具鋼 ? 熱作模具鋼的共同特點是：大多數為 合金工具鋼 ，少數為 高溫合金和硬質合金 ；鋼的碳質量分數皆偏低，多為 中碳成分 ，以滿足高韌性、導熱性的要求； 為了提高淬透性、抗熱性和耐磨性以及抗氧化性，材料中的合金元素主要為 Cr、 W、 Mo、 Ni、 V、 Mn、 Si等。 ? 低耐熱高韌性鋼 ：屬于高韌性鋼，具有較高的沖擊韌性和高的疲勞強度，淬透性較高，有一定的回火穩定性和高溫強度，具有良好的導熱性和抗氧化性，能在 500～ 600℃ 的條件下工作，加工性能好。但相對于其它熱作模具鋼，耐熱性能低。典型材料有錘鍛模用的 5CrNiMo、 5CrMnMo以及 4CrMnSiMoV、 5Cr2NiMoV等。 ? 中耐熱性鋼 ：具有中等耐熱性，工作溫度為 600～ 650℃ ，最高可達660℃ 。鋼的淬透性好，小于 φ 100mm內的工件能空冷淬透，熱處理變形小。與 5CrNiMo相比韌性大致相等而硬度、熱硬性和耐磨性高。這類材料綜合性能好，在最佳熱處理狀態下可做到高強度、高硬度、高韌性和高塑性的匹配。此類模具材料有： 4Cr5MoSiV、 4Cr5W2SiV、 4Cr5MoSiV 4Cr4MoWSiV等。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 17 ? 高耐熱性鋼： 具有較高的高溫強度和高溫硬度，可在 600～ 700℃ 高溫下工作。淬透性好，小于 φ 150mm內的工件空冷可淬透，并具有二次硬化，回火抗力高，高耐磨、高抗疲勞。此類模具材料有 3Cr2W8V、 4Cr3Mo3W2V、 5Cr4Mo2W2VSi和 5Cr4W5Mo2V等。 ? 特殊用途熱作模具鋼： 主要包括超高強度鋼、高速工具鋼、馬氏體時效鋼、耐熱不銹鋼、耐熱合金等，用它們制造模具可滿足熱加工新工藝對材料性能的要求，并可大大提高模具壽命。 ? 此外，國內外用作熱作模具鋼的材料還有 H10（ 4Cr5Mo2MnVSi）、 H13（ 4Cr5MoSiV1）、 HM1（ 35Cr3Mo3W2V）、HM3（ 25Cr3Mo3VNb）、 RM2（ 5Cr4W5Mo2V）、 GR（ 4Cr3Mo3W4VTiNb）、 TM（ 4Cr2Mo2VMnW）、 HD（ 4Cr3Mo2NiVNb）等鋼以及 H10改進型鋼 ER8和用于 高速錘鍛模的無鉻鎳模 具鋼 4SiMnW3MoVN。 2）熱作模具鋼 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 18 3）塑料模具鋼 ? 一般要求具有一定的力學強度、一定的抗熱性、較高的耐蝕性、較高的硬度，良好的機械加工性能和熱加工性能。 ? 滲碳鋼： 碳的質量分數為 %～ %， 硬度低、加工性能良好， 可采用冷壓成形方法制造模具。通過表面滲碳處理淬火可獲得表層高硬度、高耐磨及拋光性能好、表層強度高而內層韌性好的性能。常用碳素鋼 20號鋼和 20Cr、12CrNi 12Cr2Ni 20Cr2Ni4等合金滲碳鋼制造表面要求高硬度、耐磨性好的塑料模具及配件。 ? 調質鋼： 調質后一般不再進行其他熱處理 ，如硬度不夠，可再進行進一步表面強化，如滲氮、碳氮共滲等。碳素鋼4 50、 55鋼價廉、加工性能好、淬透性差。合金調質鋼40Cr、 4Cr3MoSiV、 4Cr5MnSiV、 4Cr5MoSiV1等淬透性好，熱處理方便，強韌性好、耐磨，加工性能好。多用于 軟質塑料成型模， 如注射、擠壓等塑料模。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 19 ? 冷作模具鋼： 包括碳素工具鋼、高碳第合金鋼、高耐磨鋼等，由于熱處理后可獲得高硬度和高耐磨性，常用來制造 熱固性塑料模具或要求耐磨性較高的熱塑性塑料模具 。 ? 耐蝕鋼： 具有一定的硬度、強度和耐磨性，同時具有良好的抗蝕性能，用于具有腐蝕介質析出的塑料加工模具。如 4Cr1 9Cr Cr18MoV等材料可用于制造生產聚氯乙烯或聚苯乙烯塑料件的模具。 ? 馬氏體鋼： 具有很高的強度，良好的韌性；熱脹系數小，抗疲勞性能高，切削加工性能好，可進行時效處理提高硬度，熱處理變形小，表面還可滲氮處理等，常用于要求 高精度、耐磨、型腔復雜的塑料模具材料 。 材 料 科 學 與 工 程 學 院 S c h o o l of M a t e r i a l s S c i e n c e E n g i n e e r i n g Page 20 4）鑄鐵 鑄鐵作為制造模具的主要材料之一，常常制作各類 沖壓模 、塑料模結構中的 模板、模座、模柄、底板定位板、支架等模具輔助零件， 并且鑄鐵也是玻璃成型模具的主要材料。通常采用的鑄鐵牌號為 HT200和 HT250，其它還有球墨鑄鐵、耐熱鑄鐵、低合金鑄鐵等。 材 料 科