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模具材料

模具材料

发布日期:2019-05-23 编辑: 点击:

制造冷冲压模具的材料主要是金属,凸、凹模所使用的模具钢有碳素工具钢;低合金工具钢,中、高合金工具钢,高速工具钢;基体钢;硬质合金和钢结硬质合金等

一、常用优选模具钢

高速钢主要钢号有W18Cr4V、W12cr4V4Mo、W6Mo5cr4V2、W9Mo3cr4V3、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V5SbAB201)、W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V(6W6)等。其中常用的是W18Cr4∨和含钨量较少的钼高速钢W6Mo5Cr4V2、6W6 Moscr4V。它们具有高强度、高硬度、高耐黁性、高韧性等性能,是制造高精密、高耐磨的模具材料但价格较贵,因此适用于小件的冲模或用于大型冲模的嵌镶部分。由于高速钢在高氵下能保持高的硬度和耐磨性,所以又是制造温挤、热挤等模具的极好材料。其中6W6GMo5Cr4有更高的韧性,虽然耐磨但可用低温氮碳共渗来提高其表面硬度和耐黁性,主要用于制作易于脆断或劈裂的冷挤压或冷镦凸模,可成倍提高使用寿命,用于大规格的钢下料剪刃,可提高寿命数十倍。

2.基本钢

基体钢是以高速成分为基体,具有高速钢正常淬火后的基本成分,碳的质量分数一般在0.5%,合金元素的质量分数在10%·12%范围内,故而得名。这类钢不仅具有高速钢的特点,而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢,材料成本比高速钢低。有很高的的抗压强度和耐磨性,在高温条件下使用时,其红硬性很好。耐磨性比高速钢和高铬合金钢差,多用于热处理中容易开裂的冲模。经淬火、回火、低温氮碳共渗处理后,用作冷挤压凸模比高速钢寿命高。

金沙城娱乐中心手机版国试用的新钢种4W3M2WNb(65Nb)、7Cr7Mo3V2SLD)、6Cr4Mo3N2W∨CG2)及5C4Mo3 SiMn VAl012A1等,采用新钢种制造冲裁模的凸、凹模,可大大提高模具的使用寿命(见表916)对其它模具来说,65Nb钢适用于加工形状复杂的有色金属的冷挤压模具和单位压力为2450MPa左右的黑色金屑冷挤压模具以及轴承、汽车、标准件行业的冷镦模等.LD钢有良好的韧性及耐磨性,可用于制造冷挤压、冷镦模.CG2和012A1钢是冷热模具兼用钢,它们主要用于冷镦用的凸、凹模板,冲头,搓丝板,多工位自动冷镦机上生产螺柱用的切边模。内六角冲头等,其寿命比Cr2MoV钢大幅度提高。

3.硬质合金和钢结硬质合金

硬质合金是以硬而难熔金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化铬等)粉末为基体,以铁族金属(主要是钴)作粘结剂,混合加压再经烧结而成的一种粉末冶金多相组合材料。硬质合金的种类有钨钻类YG)、钨钴钛类YT、通用合金类YW、碳化钛CYN等。冲模常采用钨钴类硬质合金(YG)制作。

硬质合金与其他模具钢比较,具有更高的硬度和耐磨性,但抗弯强度和韧性差,所以,一殷都选用含钻量多、韧性大的牌号。对冲击大、工作压力大的模具,如冷挤压模可选用含钻量较高的YG20、YG25等牌号;YGJ5、YG20用于沖裁模;YG6、YG8、YG11用于拉深模。用硬质合金比一般工具钢制模具寿命可高出5~100倍

4.调质预硬钢

这类钢是合金结构钢,属于热作模具钢种,但由于这类钢有一定的淬透性,经过调质处理后即可用于冷作模具,因此近些年来许多冲模都用这类钢制造。既便于切削加工,又简化了热处理工艺,降低了模具成本,并提高了制這精度。这类钢可用于制造小批量的成形模,拉深模的凸、凹模,眢种模具的卸料板、凸模座、凸模衬套、凹模衬套、凸模板、凹模板及墊板等。常用的预硬钢牌号有35Cr、35CrMo、40Cr、42CrMo等。

5.火焰淬火钢

为适应机电产品结构不断变化,更新换代迅速,制造模具方便,研究开发了火焰淬火冷作模具钢。

焰淬火是在刃口或需要硬度和耐磨性高的部位用氧——乙炔火焰加热至淬火温度,在空气中冷却,即可达到火焰淬乂的目的。由于火焰淬火温度区域竞,所以操作方便,变形小,整个凸模或凹模均可采用分段淬硬

由于火焰淬火钢制造模具,各机械加工工序均在火焰淬火之前完成,材料处于低硬度下加工,故加工容易,且能保证精度。由于火焰淬火只淬刃口部分,基体硬度较低,如遇有加工遗漏,设计更改,尺寸变动,都具有重新改制加工的余地。对于多孔位的冲模或复杂型腔的零部件,刃口表面火焰淬火,型腔和孔距变形小,因此简化了制造工艺,从而降低了成本。此外,这类钢还具有良好的焊接性能,对在使用中顔刃的模具可进行焊补。

火焰淬火钢可用于薄板冲孔模、整形模、切边模、拉深模及冷挤压模的型腔面。

金沙城娱乐中心手机版囯开发的火焰淬火新型模具钢有7 CrsiMnMov(CH-1)、6 CrNiMn SiMov(GD)。与常用模具钢9Mn2∨、CrWMn、Cr2MoV相比,CH1钢的强韧性更高。是适用于火焰表面加热淬火的专用钢,表面加热后空冷淬火可获得58HRC以上的硬度和一定的淬透深度。但因其成分设计者首先考虑的是满足火焰淬火的目的,故其韧性和脱碳敏感性尚不够理想.GD钢是高强韧低。

合金冷作模具钢,淬火加热温度低,区间宽,可采用油淬、风冷及火焰加热淬火。可用它代替 CrWMncrl2型、GCrl5、9SICrgMn2∨、9Mn2V、6crw2S等材料制作各类易崩刃、易断裂模具,可不同程度提高模具寿。

6.真空淬火钢

真空淬火的优点是被加工工件表面无氧化和脱碳现象,并具有精力工的光泽,热处理变形极小,一般选用Cr2MσV钢及其他的基体钢进行真空淬火处理。高速工具钢不宜于真空淬火处理,淬火温度低的低合金钢,由于需经油冷淬硬,也不宜真空淬火。火焰淬火钢CH-1和GD钢均可采用真空淬火处理,其淬火温度为880~920°C可得到60HRC以上的硬度。热处理后变形小,强度、硬度及耐磨性均好。

7.高耐磨、高强韧性钢

高铬、高速钢耐磨性高,但易脆断。为此研究了高耐磨、高韧性的冷作模具钢GM钢和ER5钢。

GM钢在成分设计时,考虑了避免产生粗大的一次碳化物,在强韧性好的基础上弥散分布细小、均匀的碳化物,使其具有好的二次碳化能力和磨损抗力.GM钢的硬度指标远高于基体钢和高铬工具钢,而十分接近高速钢,耐磨性高。在韧性和强度方面GM钢优于高速钢和髙铬工具钢,耐磨性与强韧性得到了好的配合.GM钢作为—种新型耐磨钢在冷作模貝材料领域替代C12系列钢种,有广阔的应用前景。已在高速冲床多工位级进模、滚丝模、切边模上应用,比65Nb、Cr2MoV钢的寿命提高2~6倍以上.ER5钢在强度、韧性、耐磨性等方面均优于Cr2型钢,而且在锻造、热处理、机加工、电加工等方面无特殊要求,生产加工工艺简单可行,材料成本适中,适用于制作大型重载冷镦模、精密冷冲模以及其它冷冲、冷成型模具。

8.热处理微变形钢

减小热处理变形,对于形状复杂,精密的模具十分重要。金沙城娱乐中心手机版国研制的C2Mn2 SIWMOV钢,热处理变形率低于±0.004%,比正常热处理变形率±01%~±02%低得多。生产实践证明:在100mm的矩形凹模上,长和宽的尺寸变化为±001mm

二、模具钢的分类

模具钢是制造模具的主要材料。按工作条件的不同,—般把模具钢分为三类,即冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。冷作模具钢用于制造冲裁模、挤压模、拉深模、冷镦模、弯曲模、形模、萼切模、濠丝模和拉丝模等模具。钢材品种繁多,按工艺性能和承载能力可将冷作模具钢分类如表1所示。

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1.W18Cr4V、W6Mo5cr4V2是常用的、具有代表性的高速钢、GB9943—1998所列的14种高速钢可选用。

2.此四种钢为典型耐蚀模具。

3.此三种钢为无磁模具钢



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