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如何合理選擇模具鋼材
如何合理選擇模具鋼材，是一個對照復雜的系統(tǒng)工程，但也是模具制造的樞紐環(huán)節(jié)，是關系到模具壽命和成本的一項主要工作，下面從模具鋼材的基賦機能、工藝機能、冶金質(zhì)量、通用性及使用要求等身分來解析。
模具鋼材的基賦機能進行模具材料選擇時，必需起首考慮模具鋼材的某些基賦機能必需能順應所制造的模具的需要，在一般情況下，個中三種機能是首要的，即鋼的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性。這三種機能可以對照周全地反映模具鋼材的綜合機能，應可以在一定水平上抉擇其應用規(guī)模。當然對于一種模具的要求來說，可能個中的一種或兩種是首要的，而其余的一種或兩種是次要的。
⒈ 模具鋼材的耐磨性模具工作時，輪廓往往要與工件發(fā)生多次強烈的摩擦，模具必需在此情況下仍能貫串連接其尺寸精度和輪廓粗糙度，不致于早期掉落效。要求模具鋼材既能承受機械磨損，而且在承受重載和高速摩擦時，模具被摩擦輪廓能夠形成薄而致密附著的氧化模，貫串連接潤滑感化，防止模具和被加工工件的輪廓之間發(fā)生粘附、焊接招致工件輪廓擦傷，又能削減模具輪廓進一步氧化造成的損傷。為了改善模具鋼材的耐磨性，就要采納合理的出產(chǎn)工藝和處置工藝，使模具鋼材既具有高硬度又使模具鋼中的碳化物等硬化相的組成、描寫和分布合理，當然模具工作過程中的潤滑情況和模具鋼材的輪廓處置，也對改善模具的耐磨機能有優(yōu)勝的影響。
⒉ 模具鋼材的韌性對于受強烈沖擊載荷的模具，如冷作模具的沖頭，錘用熱鍛模具、冷鐓模具、熱鐓鍛模具等，模具鋼材的韌性是十分主要的考慮身分，對于在高溫下工作的模具，還必需考慮其在工作溫度下的高溫韌性。對于多向受沖擊載荷的模具，還必需考慮其等向性。模具鋼材的化學成分、晶粒度、碳化物、夾雜物的組成數(shù)目、描寫、尺寸和分布情況：金相組織、微觀偏析等，城市對模具鋼材的韌性帶來影響。鋼的純凈度、鍛軋變形的標的目的會對橫向機能發(fā)生很大的影響。模具材料的韌性往往和耐磨性、硬度是互相矛盾的。因之根據(jù)模具的具體工作情況，選擇合理的模具材料，并采用合理的精髓精辟、熱加工和熱處置、輪廓處置工藝使模具鋼材得到耐磨性和韌性等綜合機能的最佳共同，以順應模具的需要，是模具鋼材的主要成長的路子。
⒊ 硬度和紅硬性硬度是模具制造模具鋼材的首要技術(shù)機能指標，模具在工作時必需具有高的硬度和強度，才能貫串連接其正本的外形和尺寸，一般冷作模具鋼，要求其淬回火硬度為hrc60旁邊，而熱作模具鋼為hrc45~50旁邊，并且要求熱作模具鋼材在其工作溫度下仍貫串連接一定的硬度。紅硬性是手印具鋼材在一定溫度下貫串連接其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力，對于熱作模具鋼和部分重載荷冷作模具鋼，是主要的機能指標。其余，還要根據(jù)不合模具的實際工作條件，分袂考慮其實際要求的機能，如對熱作模具鋼要考慮其抗冷熱疲困機能，對壓鑄模具應考慮其耐融熔金屬的沖蝕機能；對于重載荷型腔模具應注重其等向性；對于高溫工作的熱作模具應考慮其在工作溫度下的抗氧化機能；對于在腐蝕介質(zhì)工作的模具，應注重其抗腐蝕機能；對在高載荷下工作的模具應考慮其抗壓強度、抗拉強度和抗彎強度、疲困強度及斷裂韌度等。㈡模具鋼材的工藝機能在模具總的制造成本中，稀奇是對于小型慎密復雜模具，模具材料費往往只占總成本的10%～20%，有時甚至低于10%；而機械加工、熱處置、輪廓處置、裝配、經(jīng)管等費用要占成本的80%以上。所以模具材料的工藝機能就成為影響模具成本的一個主要身分，改善模具的工藝機能，不僅可以使模具出產(chǎn)工藝簡單，易于制造，而且可以有用地降低模具制造費用。
模具材料的工藝機能，經(jīng)常要考慮的有以下幾種。
⒈可加工性
模具材料的可加工性包孕冷加工機能，如切削、磨削、拋光、冷擠壓、冷拉工藝性，熱加工機能包孕熱塑性和熱加溫度規(guī)模等。模具鋼首要屬于過共析鋼和萊氏體鋼，冷加工和熱加工機能一般都不太好，在出產(chǎn)過程中，必需嚴重地節(jié)制熱加工和冷加工的工藝參數(shù)，以避免發(fā)生缺陷和廢品，另一方面還必需經(jīng)由過程改善鋼的純凈度，削減有害的雜質(zhì)，改善鋼的組織狀況，并采納一些舉措，以改善鋼的工藝機能，降低模具的制造費用。為了改善模具鋼的切削性和磨削性，從20世紀30年月起頭，研究向鋼中加入適量的硫、鉛、鈣、稀土金屬等元素或?qū)е履＞咪撝刑嫉氖脑�，成長了各類易切削模具鋼。今后發(fā)現(xiàn)有些易切削元素加入今后，會在模具鋼中出產(chǎn)一些有害的夾雜物（如硫化鐵等），會使鋼的力學機能，稀奇是橫向的塑性、韌性下降，于是又在精髓精辟后期對鋼水進行變性處置，經(jīng)由過程加入變性劑（如sica，稀土元素等），形成富鈣硫化物或稀土硫化物使硫化物球化，抑制了硫?qū)︿摰牧W機能的晦氣影響，保留和施展了其對鋼的可加工性和磨削性的有利感化，使易切削模具鋼得到進一步地成長。有些模具材料，如高釩高速鋼、高釩高合金模具鋼的磨削性很差、磨削比很低，未便于磨削加工，近年來改用粉末冶金出產(chǎn)，可以使鋼中的碳化物細小、平均，完全消除了通俗工藝出產(chǎn)的高釩模具鋼中的大顆粒碳化物，不只使這類鋼的磨削性大為改善，而且改善了鋼的塑性、韌性等機能，使之能在模具制造中推廣應用。有些模具對輪廓粗糙度要求很低，如要求鏡面拋光的塑料模具和一些冷作模具。就要采用拋光機能很好的模具材料，這類鋼種往往要采用電渣重熔或真空電弧重熔等工藝進行精髓精辟，得到高純凈度的鋼材，以順應鏡面拋光的要求。⑴皮紋加工性：有些塑料制品要求制造有皮紋、裝飾性圖案或文字名堂的輪廓，為了出產(chǎn)這些制品，就要求在壓制這些制品的模具輪廓加工出相應的清晰的花紋、圖案來。而加工這些圖案、皮紋一般是采用化學蝕刻工藝，要求模具材料要能順應這種化學蝕刻工藝，蝕刻今后，能夠在模具輪廓得到圖案清晰、紋理清晰的皮紋和圖案。
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⑵鍛造工藝機能：為了簡化出產(chǎn)工藝，國內(nèi)外近年來致力于成長采用鍛造工藝直接出產(chǎn)出接近成品模具外形的鍛造毛坯。如我國已經(jīng)研究采用鍛造工藝出產(chǎn)一部分冷作模具、熱作模具和玻璃成形模具。相應地成長了一些鍛造模具用鋼，對這類材料要求具有優(yōu)勝的鍛造工藝機能，如流動性、縮短率等。⑶焊接性：有些模具要求在工作條件最苛刻的部分堆焊接特種耐磨或耐蝕材料，有些模具但愿在使用過程中采用堆焊工藝進行修復后從新使用。對這類模具就要求選用焊接性好的模具材料，以簡化焊接工藝，可以避免或簡化焊前預熱和焊后處置工藝，更好地順應焊接工藝的需要，相尖地成長了一批焊接性優(yōu)勝的模具材料。⑷冷變形性：為了簡化工藝，提高模具的制造效率，對批量出產(chǎn)的型腔模具，有些采用冷擠壓工藝壓制型腔，用淬硬的凸模將模具的型腔直接壓制出來，要求模具材料具有優(yōu)勝的冷變形機能，如塑料模具鋼中的低碳低硅鋼就具有優(yōu)勝的冷變形機能。
⒉淬火溫度和淬火變形為了便于出產(chǎn)，但愿模具材料的淬火溫度規(guī)模要寬一些，稀奇是有些模具要求采用火焰加熱局部淬火時，難以精確地測量和節(jié)制溫度，就要求模具鋼能順應較寬的淬火溫度規(guī)模，模具在熱處置時，要求其變形水平要小，稀奇是一些外形復雜的慎密模具，淬硬今后難以修整，就對淬回火的變形水平要求更為嚴重，應該選用微變形模具鋼制造。
⒊淬透性和淬硬性淬硬性首要取決于鋼的碳含量，淬透性首要取決于鋼的化學成分、合金元素含量和淬火前的組織狀況。對于大部分要求高硬度的冷作模具，對淬硬性要求較高；對于大部分熱作模具和塑料模具，對于硬度的要求不太高，往往更多地考慮其淬透性；稀奇是對于一些大截面深型腔模具，為了使模具的心部也能得到優(yōu)勝的組織和平均的硬度，就要求選用淬透性好的模具鋼。其余對于外形復雜、要求精度高又容易發(fā)生熱處置變形的模具，為了削減其熱處置變形，往往盡可能采用冷卻能力衰的淬火介質(zhì)（如油冷、空冷、加壓淬火或鹽浴淬火），就需要采用淬透性較好的模具材料，以得到愜心的淬火硬度和淬硬層深度。
⒋氧化脫碳敏感性模具在加熱過程中，若是發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會改變模具的外形和機能，影響模具的硬度、耐磨性和使用壽命，招致模具早期掉落效。有些鉬含量高的模具鋼，由于容易氧化、脫碳，有一段時候限制了其推廣應用，直到熱處置工藝裝備成長今后，采用特種熱處置工藝（如真空熱處置，可控氛圍熱處置、鹽浴熱處置等）今后，能夠避免氧化、脫碳，這類模具鋼，才順遂得到推廣應用。鉬基合金雖然具有極為優(yōu)秀的高溫機能，然則由于在高溫下極易氧化，嚴重地限制了其應用規(guī)模。㈢模具鋼材的冶金質(zhì)量冶金質(zhì)量也對模具鋼材的機能有很大的影響，只有具有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量，才能充裕施展模具材料的各類機能。是以對于出產(chǎn)慎密、復雜、長壽命的模具，必需選用冶金質(zhì)量優(yōu)秀的適宜的材料。
國內(nèi)外首要冶金出產(chǎn)部門也千方百計致力于模具鋼材冶金質(zhì)量的提高。首要有以下幾個方面：
⒈冶煉質(zhì)量對于高質(zhì)量的模具鋼材，國內(nèi)外遍及采用爐外精髓精辟、真空處置、真空冶煉、噴粉處置、電渣重熔等工藝、降低鋼中的有害元素、氧、氫和夾雜物的含量，進行化學成分和澆注溫度的微調(diào)。經(jīng)由過程電渣重熔還能夠有用地改善鋼的低倍組織和致密度，提高模具鋼材的等向性。國內(nèi)一些出產(chǎn)廠的試驗說明電弧爐出產(chǎn)的4cr5mosiv1鋼的橫向沖擊韌度值只相當于縱向的31%，經(jīng)由過程電渣重熔今后的4cr5mosiv1鋼，橫向沖擊韌度值可相當于縱向的70%，提高1倍以上。對于稀奇要求的模具鋼材，則采用粉末冶金工藝出產(chǎn)的粉末高速鋼和粉末高合金模具鋼，可以更好地改善鋼的組織和機能。
⒉鍛造軋制工藝在保證一定的鍛造比的根蒂上，盡可能采用鐓粗一拔長鍛造和交叉軋制工藝，以提高模具材料的等向性。為了削減加工余量，提高材料的壟斷率，遍及采用精鍛機、快鍛水壓機、高精度連軋機出產(chǎn)，供給高精度的鋼材順應模具制造的需要。
⒊熱處置和精加工鍛、軋材的熱處置，應采用可控氛圍或真空熱處置，避免氧化脫碳，對有些塑料模具鋼和熱作模具鋼應由冶金部門進行預硬處置。對有些要求高的熱作模具材料應由冶金部門預先輩行組織細化處置，消除鋼中的粗大碳化物和鏈狀分布的碳化物，得到細小、平均分布的碳化物組織，以進一步改善鋼的各類機能，稀奇是等向性。根據(jù)國外的一些報道，有些熱作模具鋼經(jīng)由過程電渣重熔—多向鍛造（軋制）—組織細化處置，出產(chǎn)出高質(zhì)量高檔向性的模具鋼，其橫向的沖擊韌度值可以相當于縱向的90%以上。不少鋼廠對這種工藝出產(chǎn)的鋼命名了商品牌號,如奧地利伯樂鋼廠的isodisc；日今天立金屬公司的isotropy，日本高周波鋼業(yè)公司的microfine等，我國不少冶金出產(chǎn)部門也在致力于這項工作。其余從鋼材各部位的冶金質(zhì)量考慮，制造模具時應注重使模具的首要工作面（如型腔或刃部）選擇接近鋼材的輪廓位置；因為在一般情況下鋼材的輪廓是鋼材對照潔凈的部位，而鋼材的心部是鋼材低倍缺陷對照集中的區(qū)域；稀奇是在大截面萊氏體鋼材中，中間部位鋼的共晶碳化物不服均度會比輪廓部位超過2～3級。還有模具的首要承受載荷的標的目的最好能選擇與鋼材的變形標的目的相一致，以削減鋼材的各向異性對模具的晦氣影響。
⒋導熱性導熱性也是模具鋼材，稀奇是有些熱作模具鋼材和塑料模具鋼材的首要機能指標之一。導熱性好的模具鋼材，能把加工中發(fā)生的熱量和加工工件傳來的熱量敏捷傳出，避免模具工作輪廓發(fā)生過熱現(xiàn)象改善模具的工作條件。對一些熱塑性塑料成形用的模具和一些壓鑄模具，為了加速出產(chǎn)節(jié)奏但愿壓制的工件敏捷降溫脫模，以提超過跨過產(chǎn)率，為熟悉決這一問題，有時選用一些比鋼鐵導熱性更好的模具材料，如高強度銅合金、高強度鋁合金等。
⒌精料和制品化，為了縮短了模具的制造周期，模具制造部門在選購模具鋼材時，應可能選用精料和制品，如經(jīng)由剝皮，冷拔或磨削加工的精品鋼材，經(jīng)由粗加工、精加工、甚至精加工淬火回火的模塊。模具制造部門壟斷這些精料和制品稍進行加工即可與標準模架裝配使用。既可以有用地縮短模具制造周期，順應模具使用部門的需要，又因為前一階段精料和制品的出產(chǎn)是在冶金廠高效率多量量出產(chǎn)的，可以降低出產(chǎn)費用，提高材料壟斷率。㈣合理選擇模具鋼材應考慮的其他身分在進行模具鋼材選擇時，根據(jù)模具的使用條件和要求，除了必需考慮以上各類身分，稀奇是模具鋼材的首要機能必需與模具的使用條件要求相順應外，還需要考慮選用的模具鋼材的代價和通用性。一般情況下，當出產(chǎn)的工件批量很大，模具的尺寸較小時，模具鋼材在模具制造費用中所占的份額很小，模具鋼材的代價可不作為首要考慮的指標，可以盡量選擇對照高級的合用的模具鋼材。而對于大型或特大型外形較簡單的模具，由于模具鋼材的費用將在模具總的成本中占較大的份額，所以可以根據(jù)出產(chǎn)工件的批量，選用代價較低的模具鋼材，或者模具本體選用代價低的模具鋼材，而在模具的樞紐工作部位，如型腔或刃口處，采用鑲塊或堆焊的方法將高級的模具鋼材鑲上去或堆焊上去，既能提高模具的使用壽命，又能降低材料費用。模具鋼材的通用性，也是選用模具鋼材時必需考慮的身分。模具鋼材一般用量不大，品種、規(guī)格良多，為了便于在市場上采購和備料，應該考慮材料的通用性。除了稀奇要求以外，盡可能采用大量出產(chǎn)的通用型模具鋼材，由于通用型模具鋼材技術(shù)對照成熟，儲蓄儲蓄積聚的出產(chǎn)工藝和使用經(jīng)驗較多，機能數(shù)據(jù)也對照完整，便于在設計和制造過程中參考。其余選用通用型模具鋼材，可以便于采購、備料和材料經(jīng)管工作。
如何合理選擇模具鋼材 [篇2]
1、在選擇模具鋼材時，除了必須考慮使用性能和工藝性能之外，還必須考慮模具鋼材的通用性和鋼材的價格。
2、模具鋼材一般用量不大，為了便于備料，應盡可能地考慮鋼的通用性，盡量利用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼，以便于采購、備料和材料管理。
3、另外還必須從經(jīng)濟上進行綜合分析，考慮模具的制造費用、工件的生產(chǎn)批量和分攤到每一個工件上的模具費用。從技術(shù)、經(jīng)濟方面全面分析，以最終選定合理的模具材料。
4、模具鋼材在使用的過程中要特別主要溫度這塊，當溫度過高過低都將會影響整個模具的用途，比如變形，大小不一，總之在使用模具鋼材的時候不管是工業(yè)用途還是，汽車用途上都要非常小心。
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