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冷作模具鋼范文第1篇

關(guān)鍵詞：模具鋼;模具制造;應(yīng)用;發(fā)展

一、模具鋼的基本類別及性能要求

模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。

（一）冷作模具鋼

冷作模具鋼的工作條件和性能要求：冷作模具鋼主要是指冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模、拉深模、拉絲模等所用的鋼。模具工作時(shí)溫度不高，工作部分受到很大的壓力、摩擦力、拉力、沖擊力，尤其是模具刃口受到強(qiáng)力的摩擦和擠壓。因此冷作模具鋼較刃具鋼需要更高的耐磨性，更高的強(qiáng)韌性，而且要求淬透性高，熱處理變形應(yīng)盡可能小。

（二）熱作模具鋼

熱作模具用鋼的工作條件和性能要求：熱作模具是指在高溫下對(duì)金屬進(jìn)行熱加工的模具，如錘鍛模、熱擠壓模、壓鑄模和熱沖裁模等。這類模具工作時(shí)會(huì)反復(fù)受熱和冷卻，大多工作溫度在200～700℃，同時(shí)還會(huì)在熱態(tài)下受到摩擦沖擊等作用，因此其主要性能要求是：① 良好的綜合力學(xué)性能。這主要在于模具工作時(shí)要承受較大載荷，且會(huì)受沖擊，對(duì)強(qiáng)韌性都有較高要求。② 高的熱疲勞抗力和耐磨性。模具工作時(shí)循環(huán)冷卻加熱的應(yīng)力及表面氧化等會(huì)引起材料的破壞失效，即熱疲勞失效。③ 淬透性高。這是為了保證模具整體較高的力學(xué)性能;同時(shí)還要求熱作模具鋼導(dǎo)熱性好，減少熱應(yīng)力并避免型腔表面溫度過高。

（三）塑料模具鋼

塑料模具是用于制造塑料制品的模具。按塑料原材料性能和成型方法分為熱塑性塑料模和熱固性塑料模兩種。熱固性塑料模一般是在加熱（160～250℃）、加壓條件下進(jìn)行工作的，承受摩擦、一定的沖擊與腐蝕;熱塑性塑料模工作溫度一般在150℃以下溫度下持續(xù)受熱，壓力和摩擦較小。但值得注意的是含有氯、氟的塑料在壓制時(shí)常析出有害的氣體，對(duì)模腔有較大的腐蝕作用。

塑料模具工作條件對(duì)塑料模具鋼的性能要求：模具有足夠強(qiáng)度和韌性;較高的硬度和耐磨性，模面要有一定的表面硬化層，硬度一般在38～55HRC;一定的耐熱性和耐蝕性;良好的切削加工性，保證尺寸精度和表面粗糙度;良好的熱處理工藝性能及表面處理工藝性，工藝簡單，變形小等。

二、我國模具材料應(yīng)用及發(fā)展

近年來，隨著模具工業(yè)的發(fā)展，我國自行開發(fā)了一些新型模具材料，同時(shí)在模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)、品種質(zhì)量、工藝裝備、科技開發(fā)及材料應(yīng)用等方面都取得了較大的發(fā)展。

（一）冷作模具鋼應(yīng)用及發(fā)展

低合金冷作模具鋼。常用的有：GrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15V等鋼;新研發(fā)的有：GD（6CrNiMnSiMoV）、CH-1（7CrSiMnMoV）、DS（6CrNiWMoV）等鋼;韌性較高的高碳高合金耐磨冷作模具鋼。常用的有：Cr12、Cr12MoV等鋼;新研發(fā)的有：LD（7Cr7Mo2V2Si）、GM（9Cr6W3Mo2V2） 和ER5（Cr8MoWV3Si）等鋼;基體鋼。65Nb（6Cr4W3Mo2VNb）、012Al（5Cr4Mo3SiMnVAl）、CG2（6Cr4Mo3Ni2WV）、LM1（65W8Cr4VTi） 等鋼;鋼結(jié)硬質(zhì)合金。GT35、R5、D1、T1、TLMW50、GW50、GJW50等鋼。

（二）熱作模具鋼的應(yīng)用及發(fā)展

為了適應(yīng)壓力加工新工藝、新設(shè)備對(duì)模具鋼在強(qiáng)韌性和熱穩(wěn)定性方面更高的要求，我國研制了不少新型熱作模具鋼，主要有以下兩類：

錘鍛模具鋼（又稱高韌性熱作模具鋼）。有3Cr2MoWVNi、45Cr2NiMoVSi、5Cr2NiMoVSi等鋼;熱擠壓模具鋼（又稱高熱強(qiáng)模具鋼）。傳統(tǒng)的有：3Cr2W8V、H13（4Cr5MoSiV1） 等鋼。新型的有：HM1（3Cr3Mo3W2V）、TM（4Cr3Mo2WVMn）、Y4（4Cr3Mo2MnVNbB）、PH（2Cr3Mo2NiVSi）、 6W6Mo5Cr4V、65W8Cr4VTi、5Cr4W5Mo2V、Cr14Ni25Co2V、5Mn15Cr8Ni5Mo3V等鋼。

（三）塑料模具鋼的應(yīng)用及發(fā)展

近年來我國在引進(jìn)國外塑料模具鋼的同時(shí)，自行研制和開發(fā)了一批新型塑料模具專用鋼。這類鋼大致可分為六類：

預(yù)硬型塑料模具鋼。常用的有：P20（3Cr2Mo）、718（3Cr2NiMo） 等鋼;易切削預(yù)硬鋼。常用的有：8Cr2S（8Cr2MnWMoVS）、SM1（Y55CrNiMnMoVS）、5NiSCa（5CrNiMnMoVSCa）等鋼;時(shí)效硬化型塑料模具鋼。常用的有：25CrNi3MoAl、PMS（1Ni3Mn2CuAlMo）等鋼;冷擠壓成型塑料模具鋼。常用的有：20、20Cr、12CrNi2、20CrMnTi、U等鋼;非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼。常用的有：3Cr2MnMoVS 和2Mn2CrVTiSCaRE（FT）等鋼;耐蝕型塑料模具鋼。常用的有：3Cr13、4Er13、9Cr18、DCr17Ni4CuNb、PCR（0Cr16Ni4Cu3Nb）等鋼。

三、我國模具材料發(fā)展展望

我國模具鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，模具鋼產(chǎn)量已居世界前列，形成了自己的模具鋼系列，建成了不少先進(jìn)的生產(chǎn)工藝裝備。從20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)陸續(xù)推廣了爐外精煉，電渣重熔等工藝技術(shù)，一些特殊鋼企業(yè)采用新工藝，新技術(shù)生產(chǎn)的某些模具鋼，產(chǎn)品質(zhì)量與國外鋼的質(zhì)量水平相當(dāng)。但是總的看來，我國模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量等與先進(jìn)國家相比還存在著很大差距，很多制造大型、精密、長使用壽命模具的鋼材仍需從國外進(jìn)口。因此，我國模具鋼工業(yè)尚需不斷開拓創(chuàng)新，擴(kuò)大模具鋼的品種規(guī)格！積極推廣應(yīng)用性能較好的通用型模具鋼，并推廣一些性能較好的新型模具鋼，如CrSMo1V、Cr12Mo1V1等，結(jié)合模具工業(yè)的發(fā)展，形成我國新的模具鋼系列，以滿足高性能、長壽命的模具生產(chǎn)的需要，加速發(fā)展步伐，努力提高我國模具技術(shù)水平。

冷作模具鋼范文第2篇

[關(guān)鍵詞]冷沖壓模具；模板材料；熱處理；變形；線切割加工工藝

中圖分類號(hào)：TG385.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）09-0382-01

生產(chǎn)實(shí)踐中，沖壓模具的變形和開裂是一個(gè)很常見的問題，也是一個(gè)令廣大企業(yè)設(shè)計(jì)人員及管理人員很頭痛的問題，而解決沖壓模具的變形和開裂是需要認(rèn)真研究、不斷實(shí)踐和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加以克服的過程。

1 選擇變形小的模板材料

冷沖壓模具工作都是在常溫下，通過對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，獲得所需要形狀、尺寸和使用性能的零件。冷沖壓模具有沖裁模、拉深模、彎曲模、冷擠壓模等。這類模具工作時(shí)，要承受較大的沖擊載荷和擠壓力，刃口或工作表面產(chǎn)生劇烈的摩擦與磨損。要求模具材料熱處理后具有高的工作硬度、足夠的韌性、良好的工藝性以及高的耐磨性等。一般，模板的熱處理采用淬火和回火，來達(dá)到其性能要求。

熱處理對(duì)材料有改性作用，可以提高模具材料的硬度、耐磨性、強(qiáng)度等力學(xué)性能，但一般熱處理過程都會(huì)使材料產(chǎn)生各種缺陷及變形，影響模具承載能力及模具精度，降低模具使用壽命。

實(shí)際生產(chǎn)中，模具熱處理后的變形，分為體積變形和形狀變形，產(chǎn)生的主要原因是淬火和回火時(shí)，熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力及組織應(yīng)力使得模具變形。雖然我們可以采取合理的預(yù)處理和熱處理工藝、合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)等措施來減少模具變形。更應(yīng)該從材料本身方面著手，合理的選擇模具材料。

材料選擇合適，熱處理過程產(chǎn)生的各種缺陷會(huì)減少，熱處理過程模具變形會(huì)大大降低。在后續(xù)的模具加工中，由各種缺陷誘發(fā)產(chǎn)生的應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力相應(yīng)會(huì)降低。

在模具加工過程中，切削刀痕、表面劃傷，會(huì)使金屬表面不連續(xù)而引起應(yīng)力集中；由于加工熱的作用，材料表面會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至引起材料開裂。在模具的使用過程中，不同模具材料，模具型腔承受加工零件的力、熱能力極限不同，變形程度就不同，模具壽命及精度都受到影響。

國內(nèi)常用的冷作模具鋼主要有 T8A、T10A、T12A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、6CrW2Si、Cr12、Cr12MoV、GCr15 等。碳素工具鋼T8A、T10A、T12A屬于低淬透性鋼，淬火冷卻時(shí)，溫度差產(chǎn)生熱應(yīng)力變形。低合金工具鋼CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15等，淬透性好，淬火變形應(yīng)力明顯減少，但相變組織應(yīng)力大。高碳高鉻鋼Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV，具有高的淬透性高，淬火時(shí)不需要快速冷卻，產(chǎn)生變形小，稱為微變形鋼。實(shí)際生產(chǎn)中，要根據(jù)零件批量及精度等技術(shù)要求，在模具選材方面，為減少變形，選用屈服強(qiáng)度高、淬透性好的合金鋼。對(duì)要求不變形的高精度模具，可選用空冷條件下微變形模具鋼。

隨著模具工業(yè)的發(fā)展，針對(duì)傳統(tǒng)模具鋼的缺點(diǎn)，國內(nèi)外研制出了一些性能優(yōu)異的新型模具材料，例如，高強(qiáng)韌低合金冷作模具鋼GD、火焰淬火鋼CH，GD屬于空冷微變形冷作模具鋼。CH淬火變形很小。

高碳中鉻耐磨鋼 120、301、LD、GM、ER5，主要代替 Cr12、Cr12MoV。還有高速鋼基體鋼 65Nb、LM1、CG2、012AL 及改良型高速鋼等。這些鋼種都是在高碳低合金鋼基礎(chǔ)上，做了成分上的改變，熱處理變形小，實(shí)現(xiàn)了冷作模具鋼的強(qiáng)韌性、紅硬性、耐磨性較好的統(tǒng)一，達(dá)到了模具材料強(qiáng)度、硬度、韌性及熱穩(wěn)定性等方面要求，同時(shí)材料的熱處理變形極小。

所以，我們要根據(jù)沖壓產(chǎn)品圖紙技術(shù)要求、批量大小等，合理選擇變形小的模具材料，減小模具加工中的變形，提高模具型腔精度，保證模具質(zhì)量，延長模具壽命。

2 確定合理的線切割加工工藝

電火花線切割加工，已經(jīng)廣泛用于機(jī)械行業(yè)，特別成為冷沖壓模具加工主要手段。它是利用電腐蝕原理加工模具，與材料硬度沒有關(guān)系，可以在模具淬火回火后加工模具型腔。在線切割加工模板型腔過程中，由于材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力存在，加工中很容易引起模具型腔變形，影響模具尺寸精度、形狀精度。經(jīng)過實(shí)踐證明，采取合理的線切割加工工藝，就可以避免、降低模具變形，保證模具尺寸精度、形狀精度。

線切割加工工藝包括型腔的多次切割和線切割凸模的加工路線選擇。當(dāng)然在加工過程中，也要合理的電參數(shù)及冷卻液等。

在實(shí)際加工中，對(duì)于材料變形大的型腔，可以先用普通銑床預(yù)先加工掉型腔的大部分余量，再進(jìn)行熱處理淬火回火，經(jīng)過磨削后進(jìn)行線切割加工。這樣可以大大地降低線切割型腔時(shí)的變形程度。

對(duì)于一些形狀復(fù)雜、型腔精度要求高、大型的的模具，為減小變形，保證加工精度，凹模宜采用多次切割法。通常，精度要求高的部位留1mm～2mm 余量先進(jìn)行粗切割，待工件釋放較多變形后，再進(jìn)行精切割至要求尺寸。若為了進(jìn)一步提高切割精度，在精切割之前，留0.50mm 余量進(jìn)行半精切割，這是提高模具線切割加工精度的有效措施。

凸模加工要在備好的塊料上進(jìn)行，加工路線非常重要。凸模加工路線的選擇要使最后切割點(diǎn)在壓板的裝夾處，這樣凸模就避免了加工中的變形，讓變形發(fā)生在廢料上。另外，大型凸模的切割起點(diǎn)最好設(shè)置在穿絲孔內(nèi)，避免凸模切割中的變形。

冷沖模在我國模具工業(yè)中占有非常重要的地位。要保證冷沖模具加工質(zhì)量，提高模具精度，從材料選擇、合理編制模具加工工藝著手，是減小模具加工變形的有力措施。當(dāng)然，熱處理及使用維護(hù)也非常重要。隨著現(xiàn)代新材料、新工藝、新設(shè)備的出現(xiàn)，需要大家共同不斷地研討、總結(jié)，使我國模具向大型、精密、長壽命盡快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁毅主編.模具壽命與失效.化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

冷作模具鋼范文第3篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)控多孔組合模具；工藝分析；數(shù)控編程

1、引言

轉(zhuǎn)塔式數(shù)控沖床以其快速、高精度的柔性沖切加工系統(tǒng)和數(shù)控編程仿真技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的精確預(yù)測的優(yōu)點(diǎn)，近年來應(yīng)用越來越廣泛。但國內(nèi)外傳統(tǒng)常規(guī)的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)模具一直束縛著企業(yè)發(fā)展的要求，數(shù)控模具技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新成為企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的永恒課題。根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品的特性，將多孔組合模具應(yīng)用到加工各類網(wǎng)孔門板的過程中，不僅能提高生產(chǎn)效率，更能加強(qiáng)門板的平整度要求及視覺效果，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，從而給企業(yè)創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、概述

因通信通風(fēng)機(jī)柜必須符合信息產(chǎn)業(yè)部通風(fēng)面積60%以上的要求，該工藝須在機(jī)柜前后門板上沖切大量的網(wǎng)孔或蜂窩孔，一件22000*600*600機(jī)柜的門板用標(biāo)準(zhǔn)單孔模上數(shù)控沖切網(wǎng)孔就需花費(fèi)48分鐘，嚴(yán)重影響到了企業(yè)的生產(chǎn)效率和交貨期，且由于不間斷地單孔沖壓板材會(huì)嚴(yán)重變形，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。為了提升公司產(chǎn)品的競爭力，相繼開發(fā)設(shè)計(jì)了24孔、16孔、12孔、6孔等多視覺感形多孔組合模，以滿足各類網(wǎng)孔門板的生產(chǎn)加工。該模具設(shè)計(jì)開發(fā)成功實(shí)施，可將原本應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)單孔模具在數(shù)控沖床中加工一件網(wǎng)孔門板時(shí)需耗時(shí)的48分鐘降至4.6分鐘，將生產(chǎn)效率提升6-10倍，加工時(shí)因減少了門板單位面積的受壓次數(shù)，從而極大提高了各類網(wǎng)孔門板的平整度質(zhì)量，視覺上整體一致性效果良好。通過合理設(shè)計(jì)，工藝技術(shù)分析到位，不僅模具本身可靠性好，更換沖芯方便，且與相同孔位數(shù)量的單孔模具相比，成本還能有所下降?，F(xiàn)以24孔組合模具為例作詳解。

3、多孔組合模具的結(jié)構(gòu)及工藝分析

3.1適用范圍

多孔組合模適用于沖切任何網(wǎng)孔門板，可根據(jù)網(wǎng)孔區(qū)域選擇合適的6孔、12孔、24孔模，若沖裁面網(wǎng)孔排列未滿足規(guī)定網(wǎng)孔區(qū)域則可選用單孔模補(bǔ)足。

3.2模具的結(jié)構(gòu)及組成

24孔組合模具，由上模整組及下模組成，上模整組導(dǎo)套、卸料板、沖芯墊片及上模組成，拆卸方便，只需擰下上模整組導(dǎo)套四周的6顆彈簧螺釘即可，更換沖芯亦只需擰下4顆螺釘，取下2顆定位銷即可。

3.3主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)

3.3.1模料的選用

模料的材質(zhì)是模具使用壽命的保重，因此要選用耐磨性，韌性大的進(jìn)口模具鋼DC53或SKH-9。DC53是在SKD11（Crl2MoV）基礎(chǔ)上改進(jìn)的冷作模具鋼，DC53經(jīng)1040℃淬火和520～530℃高溫回火后，硬度HRC可達(dá)62～63，韌性為Crl2MoV的兩倍，是目前常用的冷作模具鋼中最高的，且切削性、磨削性較好，電加工變質(zhì)層殘余應(yīng)力小，殘余奧氏體極少，碳化物細(xì)小并分布均勻。SKH-9日本日立YSS安來鋼，此為鎢鋼高速度鋼，屬于冷模工具鋼，耐磨性，韌性大，宜于制造強(qiáng)力切割用耐磨，耐沖擊各種工具，高級(jí)沖模等。

3.3.2確定工位

公司現(xiàn)有數(shù)控沖床為臺(tái)勵(lì)福公司生產(chǎn)、沖裁壓力均為30T、工位40個(gè)、分別為A工位24個(gè)、B工位8個(gè)、C工位4個(gè)、D工位2個(gè)（D為旋轉(zhuǎn)工位）、E工位2個(gè)。

通用厚轉(zhuǎn)塔模具一般按模具能加工的孔徑尺寸進(jìn)行分級(jí)，方便模具的選用。通常分為A、B、C、D、E五檔。

A（1/2”）工位：加工范圍Ø；1.6～Ø；12.7mm

B（11/2”）工位：加工范圍Ø；12.7～Ø；31.7mm

C（2”）工位：加工范圍Ø；31.7～Ø；50.8mm

D（31/2”）工位：加工范圍Ø；50.8～Ø；88.9mm

E（41/2”）工位：加工范圍Ø；88.9～Ø；114.3mm

即A工位最大外徑絕限尺寸為12.7/B工位為31.7/C工位為50.8/D工位為88.9/E工位為114.3，根據(jù)所需沖切外徑，選擇所需導(dǎo)套外徑，確定合適的工位，此組24孔模為D工位。

3.3.3確定沖切力

公司現(xiàn)用沖床最大沖裁負(fù)荷為30T，而最佳沖裁負(fù)荷為80%即24T。

根據(jù)沖孔形及材料厚度可以計(jì)算出沖孔所需的沖切力。如無斜刃口沖芯的沖孔沖切力計(jì)算方法：

沖切力（kN）=沖芯周長（mm）×板材厚度（mm）×材料的剪切強(qiáng)度（kN/mm2）

3.3.4間隙的選擇

上模和下模的間隙，是沖孔加工最重要的因素之一，如果間隙選擇不合適會(huì)使模具壽命縮短，或出現(xiàn)毛刺，引起二次剪斷等，使得切口形狀不規(guī)則，脫模力增大等，因此正確選擇間隙非常重要。上模和下模的間隙用總差值表示，如：使用Φ6.4的上模和Φ6.6的下模時(shí)，間隙為0.2，間隙受材料材質(zhì)的影響，一般碳素鋼取板厚的10%-20%最優(yōu)，數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床若沒特殊要求，可參照下表：

4、數(shù)控編程的運(yùn)用

NEWCAM PUNCH是一套結(jié)合加工經(jīng)驗(yàn)與軟件技術(shù)的專用CAD/CAM系統(tǒng)，充分支援CNC數(shù)控沖床加工所需要的工切輔助工作，從精密繪圖，規(guī)劃加工路徑，即時(shí)沖孔路徑模似，轉(zhuǎn)換CNC程式到DNC傳送等程序。

4.1數(shù)控編程的步驟和方法

數(shù)控編程是通過系統(tǒng)自帶應(yīng)用軟件進(jìn)行操作的，操件簡單，編程只須根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求及切孔大小形狀選擇最合理的模具，確保沖次接刀最少限度，能用A工位不用B工位，能用B工位不用C工位，能用C工位不用D工位，因D工位為運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工位，機(jī)械損耗較大，E工位為零件外形X軸/Y軸（0度/90度）切邊模具。程序應(yīng)考慮零件的成型型腔凸臺(tái)等等，熟悉了解各工位模具導(dǎo)套的外徑尺寸參數(shù)，避免成型型腔密度高離邊緣近，在沖切外形時(shí)造成重疊壓壞。各工位模具導(dǎo)套外徑尺寸參數(shù)：A工位為25.4、B工位為47.83、C工位為69.78、D工位為111、E工位為133.2。

5、總結(jié)

多孔組合模具在機(jī)件沖制過程中，斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差都在沖裁件質(zhì)量的可控范圍中，基本滿足一般沖裁件的要求。同時(shí)沖裁件的翹曲現(xiàn)象也不會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。（材料的相對(duì)厚度越大，彈性變形量越小，因而制件的精度也越高。沖裁件尺寸越小，形狀越簡單則精度越高。）通過實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，經(jīng)試模調(diào)試合格，已進(jìn)行批量生產(chǎn)，滿足零件的技術(shù)要求，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，為公司創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益每年3000萬以上（公司現(xiàn)有臺(tái)勵(lì)福數(shù)控沖床10臺(tái)）。

參考文獻(xiàn)

[1]李小海.模具設(shè)計(jì)與制造.電子工業(yè)出版社

[2]于淑貞.制造技術(shù)與機(jī)床鋪，2007年第9期

[3]施曉春.鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005年第2期

[4]黃勇軍.設(shè)備管理與維修，2009年第12期

[5]林亨，韓志宏.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，1999年第1期

冷作模具鋼范文第4篇

關(guān)鍵詞：沖壓模具材料；熱處理；表面處理；模具材料性能

中圖分類號(hào)：TG385

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374（2012）17-0091-02

模具作為工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備，在其實(shí)際應(yīng)用過程中，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件精度高、復(fù)雜程度高等優(yōu)勢(shì)，這些是其它加工制造技術(shù)無法比擬的。模具生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車、電子、機(jī)械、儀表、家電、航空等行業(yè)中。在很長一段時(shí)間內(nèi)，模具作為重要工藝設(shè)備極大的促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展，但是隨著模具種類的不斷增多，形狀越來越復(fù)雜，加工工藝越來越困難，再加上熱處理技術(shù)的限制，模具技術(shù)的發(fā)展速度逐漸緩慢，并出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。在這種情況下，有必要對(duì)模具材料的種類進(jìn)行分析并選取合適的模具材料以及對(duì)應(yīng)的處理技術(shù)，確保模具質(zhì)量。

1　常見沖壓模具材料的種類及性能

1.1　常見沖壓模具材料種類

常見沖壓模具材料主要包括碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等。其中，碳素工具鋼價(jià)格便宜、加工性能較好，熱處理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸較小、形狀簡單且承受荷較小的模具零件中使用；低合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入適量的合金元素而形成的。它的優(yōu)勢(shì)是能有效的降低淬火冷卻速度，將熱應(yīng)力和組織應(yīng)力降至最低，同時(shí)減小淬火變形和降低開裂傾向；高碳高鉻工具鋼不僅具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性優(yōu)勢(shì)，還具有較好的淬透性、淬硬性、高穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，熱處理變形很??；高速鋼硬度較高，還具有較高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，通常采用快速加熱和低溫淬火工藝，在一定程度上改善了材料的韌性。但是高速鋼中的合金元素含量較高、成本高、脆性較大，再加上其工藝性能不佳，不能廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中；基體鋼是在高速鋼的基礎(chǔ)上添加少量的其它元素，在具有高速鋼好的耐磨性和硬度的前提下，其抗彎強(qiáng)度和韌性均有所提高。一般用于制造冷擠壓、冷鐓模具；硬質(zhì)合金一般具有較高的硬度和耐磨性，而鋼結(jié)硬質(zhì)合金的性能更佳，它是以鐵粉加入少量的合金元素粉末做粘合劑，以碳化鈦、碳化鎢等材料作為硬質(zhì)相，用粉末冶金的方法燒結(jié)而成，用這種材料制作的模具堅(jiān)固耐用，適合在大批量生產(chǎn)用模具上應(yīng)用。

1.2　模具材料性能

在模具材料的選用過程中，必須充分了解材料的使用性能和工藝性能。模具使用性能主要包括強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、抗疲勞性等。強(qiáng)度是材料抵抗變形能力和斷裂能力的指標(biāo)；硬度的高低將直接影響模具的使用壽命，對(duì)模具質(zhì)量有重要影響；韌性反映材料在較強(qiáng)的沖擊載荷的作用下，抵抗脆性斷裂的能力，也是模具鋼尤其是沖壓用冷作模具鋼的重要性能指標(biāo)；抗疲勞性是指材料在重復(fù)載荷條件下抵抗疲勞破壞的性能指標(biāo)。工藝性能主要包括鍛造性能和熱處理性能等。鍛造性能是指材料經(jīng)受鍛壓時(shí)的工藝性能；熱處理工藝對(duì)模具質(zhì)量有很大影響，在實(shí)際應(yīng)用過程中，材料必須有較好的淬硬性和較高的淬透性，以保證模具硬度及耐磨性。

2　沖壓模具材料的合理選擇對(duì)熱處理的影響

沖壓模具有很多類型，不同的沖壓模具對(duì)材料性能的要求也不同。因此，在選用模具材料時(shí)，應(yīng)該以模具工作條件和使用壽命為依據(jù)對(duì)模具材料和熱處理工藝進(jìn)行合理選擇，以保證模具質(zhì)量。某工廠在選擇模具材料過程中，出于經(jīng)濟(jì)角度和熱處理簡便的考慮，最終選擇T10A鋼，在實(shí)際應(yīng)用過程中，該材料熱處理后硬度與要求相符，但熱處理后模具產(chǎn)生較大變形，最終導(dǎo)致模具報(bào)廢；為了保證模具熱處理后的性能，熱處理前應(yīng)該對(duì)模具材質(zhì)進(jìn)行分析。某工廠新進(jìn)一批結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的沖壓模具，熱處理后，模板上的圓孔變成橢圓形，甚至呈帶狀或塊狀分布。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是模具鋼中有不均勻的碳化物存在，因碳化物膨脹系數(shù)比鋼小，加熱時(shí)它阻止模具內(nèi)孔膨脹，冷卻時(shí)又阻止模具內(nèi)孔收縮，最終出現(xiàn)變形。從上述內(nèi)容可以看出，沖壓模具材料的合理選擇對(duì)熱處理有重要影響。為了保證模具質(zhì)量和熱處理工藝的順利進(jìn)行，應(yīng)該對(duì)沖壓模具材料進(jìn)行合理選擇。

3　沖壓模具的表面處理

模具除要求基體金屬具有足夠高的強(qiáng)度和韌性外，其表面性能對(duì)生產(chǎn)效率和模具壽命也有很大影響，包括耐腐蝕性能、耐磨損性能及疲勞性能等。舉例說明，沖壓生產(chǎn)高強(qiáng)度板材時(shí)，模具表面易產(chǎn)生劃傷、棱角磨損等缺陷，需要經(jīng)常下模修理，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。該問題可以通過模具表面處理技術(shù)來解決。模具的表面處理技術(shù)已經(jīng)非常成熟，主要分為物理表面處理法和化學(xué)表面處理法兩種。

3.1　化學(xué)表面處理

從廣義上說，化學(xué)表面處理可以分為表面擴(kuò)散滲入和表面涂覆兩大類型。其中，表面擴(kuò)散滲入的處理方法是將模具放置在具有特定溫度和特定活性介質(zhì)的密閉空間里保溫，使特定介質(zhì)滲入模具表面，改變模具表面的化學(xué)成分和組織，從而提高模具材料表面的耐磨性、耐蝕性等，主要包括滲氮、滲碳、碳氮共滲等；表面涂覆是指在模具材料表面涂覆一層新材料的技術(shù)，以達(dá)到提高模具表面性能的效果，其中化學(xué)表面涂覆技術(shù)主要包括化學(xué)鍍、離子注入、化學(xué)氣相沉積等。

3.2　物理表面處理

物理表面處理技術(shù)是指用物理的辦法對(duì)模具材料的表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，使模具表面獲得較高的力學(xué)性能和物理性能。主要包括激光表面淬火、高頻淬火等技術(shù)，可以有效的提高模具表面的硬度、耐磨性、耐疲勞性能等。

4　結(jié)語

模具憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，然而在生產(chǎn)制造過程中，模具容易因材料選擇錯(cuò)誤或處理技術(shù)不合適等出現(xiàn)相應(yīng)問題，在一定程度上影響模具質(zhì)量和使用壽命。文中通過對(duì)常用沖壓模具材料的種類進(jìn)行分析，并采取合適的熱處理、表面處理技術(shù)，使沖壓模具的性能得到改良，在生產(chǎn)中更好的發(fā)揮其作用。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)模具的性能和精度要求將會(huì)進(jìn)一步提高。為了更好的滿足時(shí)展需求，我們要不斷對(duì)沖壓模具材料、熱處理技術(shù)、表面處理技術(shù)進(jìn)行改良。

參考文獻(xiàn)

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冷作模具鋼范文第5篇

本文對(duì)9SiCr鋼進(jìn)行低溫等溫處理，通過光學(xué)顯微鏡、透射電鏡和X射線衍射儀對(duì)處理后的9SiCr鋼進(jìn)行了組織分析，并對(duì)其硬度和沖擊韌性進(jìn)行測定。結(jié)果表明，9SiCr鋼經(jīng)等溫轉(zhuǎn)變處理后，得到由板條狀貝氏體鐵素體和殘留奧氏體組成的低溫貝氏體組織，其硬度較高，且韌性較正常淬火和低溫回火的高，其試樣斷裂方式為脆性斷裂。

關(guān)鍵詞 9SiCr鋼；低溫貝氏體；沖擊韌性；硬度

中圖分類號(hào)：TF089 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1.引言

含碳量在0.75～0.98%的Fe-Si-Mn-Cr-Mo-V鋼及其添加Co或Al的高硅高碳低合金鋼的鑄態(tài)組織經(jīng)高溫均勻化退火和奧氏體化后在稍高于MS點(diǎn)溫度（125～200C）等溫轉(zhuǎn)變，可獲得較高的硬度、強(qiáng)度以及韌性且具有納米尺度（20～40nm）的條狀相間無碳化物貝氏體鐵素體和高碳?xì)堄鄪W氏體兩相組織[1-4]。9SiCr鋼是一種常用的冷作模具鋼，為提高其使用壽命，有必要對(duì)其進(jìn)行低溫等溫轉(zhuǎn)變處理，以獲得具有較高的綜合力學(xué)性能。

本文對(duì)9SiCr鋼進(jìn)行低溫等溫處理，并對(duì)微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析測定。

2．實(shí)驗(yàn)材料及方法

實(shí)驗(yàn)材料為9SiCr鋼，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.85～0.95%C,1.20～1.60%Si,0.30～0.60%Mn，0.90～1.25%Cr。用Formastor-F 型膨脹儀測量試樣的各臨界點(diǎn)得Ac1為770℃，Accm為870℃，MS為170℃。將樣品分別在SX-4-10型箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行870℃、910℃、950℃，保溫15min后再進(jìn)行200℃保溫不同時(shí)間的等溫處理。等溫處理設(shè)備為鹽浴爐, 鹽浴劑為50％NaNO2+50％KNO3。將處理后的試樣加工成尺寸為10 mm×10 mm×55 mmU型缺口的沖擊試樣。用HV-5型小負(fù)荷維式硬度計(jì)和ZBC-300B沖擊試驗(yàn)機(jī)測試其硬度和沖擊韌性。用光學(xué)顯微鏡和H-800型透射電子顯微鏡、Rigaku D/max-2500/PC型X射線衍射儀（CuK輻射）以及KYKY-2800型掃描電鏡對(duì)試樣顯微組織、相組成及沖擊斷口進(jìn)行分析。

3.結(jié)果與分析

3.1組織觀察

(a)保溫8h(b)保溫 12h

圖1910℃保溫15min，200℃等溫淬火金相照片

圖1 為9SiCr鋼等溫處理后的金相組織?？梢钥闯?，黑色的為針狀下貝氏體，灰色為殘余奧氏體。隨著等溫淬火保溫時(shí)間的延長，貝氏體鐵素體針狀組織數(shù)量越多，轉(zhuǎn)變?cè)酵耆?/p>

圖2910C保溫15min，經(jīng)200C等溫處理8h后的9SiCr的XRD圖

圖3910C保溫15min，經(jīng)200C等溫處理24h后的9SiCr的XRD圖

對(duì)XRD圖2和圖3采用文獻(xiàn)[5]中的方法計(jì)算了殘留奧氏體含量，分別為26.9%和17.3%。可見，隨著保溫時(shí)間的延長，殘余奧氏體的含量是不斷減小的，進(jìn)一步證實(shí)了保溫時(shí)間越長，貝氏體轉(zhuǎn)變?cè)綇氐住?/p>

(a) 870C保溫15min，經(jīng)200C等溫淬火8h

(b) 910C保溫15min，經(jīng)200C等溫處理8h

(c) 950C保溫15min，經(jīng)200C等溫處理8h

圖4為不同處理?xiàng)l件下試樣的TEM圖，可見，微觀組織由板條狀貝氏體鐵素體和殘余奧氏體兩相組成。在等溫淬火時(shí)間相同的條件下，奧氏體化溫度越高，貝氏體鐵素體板條厚度明顯增厚。

3.2力學(xué)性能

表1為不同條件下試樣的硬度和沖擊功?？梢猿鲆姡瑠W氏體化溫度對(duì)試樣的硬度和沖擊功有影響。在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)奧氏體化溫度為910℃時(shí)，試樣的硬度較高（774HV），但沖擊功較低（10.88J），遠(yuǎn)高于9SiCr鋼經(jīng)正常淬火加回火處理后可獲得其沖擊功（3.947J）。這說明9SiCr鋼經(jīng)低溫等溫處理后，在保證其較高的硬度的前提下，其抗沖擊性也可大大提高，這主要是由于試樣經(jīng)不同條件低溫等溫處理后獲得組織差異的緣故。

表1 試樣力學(xué)性能（200℃保溫8h）

由不同條件下試樣的沖擊斷口形貌圖5，可以看出，試樣的斷裂方式均為脆性斷裂，且試樣沖擊功越大，其韌窩、撕裂棱塑性特征越明顯。與表1結(jié)果相吻合。

4．結(jié)論

9SiCr鋼經(jīng)低溫等溫處理后，其組成相為板條狀貝氏體鐵素體和殘余奧氏體。其硬度較高，且沖擊功遠(yuǎn)高于經(jīng)淬火+回火處理后的數(shù)值。

參考文獻(xiàn)

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2 Garcia-Mateo C F G Caballero, H.K.D.H. Bhadeshia. Development of hard bainite. ISIJ

3 Caballero F G, Bhadeshia H K D H, Mawella K J A,Jones D G, Brown P. Design of novel hign-strength bainitic steels:Part11[J] . Mater.Sci.Technol, 2001, 17: 512-516