高強度不銹鋼冷擠壓模具(不銹鋼擠壓模具用什么材料)
今天給各位分享高強度不銹鋼冷擠壓模具的知識,其中也會對不銹鋼擠壓模具用什么材料進行解釋,現(xiàn)在開始吧!
冷擠壓模具損壞分析要謹慎
冷擠壓模具損壞分析要謹慎
冷擠壓模具損壞分析一定要謹慎
模具是實現(xiàn)少、無切削加工的重要工藝裝備,在現(xiàn)代生產(chǎn)中日益得到廣泛的應(yīng)用。
在冷擠壓加工時,常常遇到一些妨礙正常投產(chǎn)的重要問題,就是模具受到損壞,主要表現(xiàn)有如下三種失效類型:
(1)斷裂失效,如,塑性斷裂失效、疲勞斷裂失效、 蠕 變斷裂失效、低應(yīng)力脆斷失效、介質(zhì)加速斷裂失效等。
(2)過量變形失效,主要包括過量的彈性和塑性變形失效。
(3)型腔表面損傷失效,如,磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞(點蝕或剝落)失效等。
當(dāng)凸、凹零件產(chǎn)生上述這種缺陷時,那就不能制造出合格的擠壓件,嚴重影響工廠的生產(chǎn)計劃,為此,工程技術(shù)人員應(yīng)要及時解決造成這些缺陷的關(guān)鍵問題。
生產(chǎn)實踐指出,每副模具的承載能力、工作使用壽命、制造精度及產(chǎn)品合格率,在很大程度上取決于模具鋼的化學(xué)成分、模具零件的加工質(zhì)量及熱處理工藝等。
為了生產(chǎn)出高質(zhì)量、高經(jīng)濟效益的產(chǎn)品擠壓件,必須從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、選用模具材料、機械加工、熱處理、生產(chǎn)成本等方面全面進行考慮,才能達到應(yīng)有的技術(shù)經(jīng)濟效果。
1.模具早期失敗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)
任何一種失敗原因,都需要了解及分析模具損壞的根本因素,應(yīng)從生產(chǎn)實踐中收集第一手資料,即社會調(diào)查。
以模具外表和內(nèi)部檢驗結(jié)果為依據(jù),找出其中影響模具失效的決定性因素,就可以查明模具失效的特征和損壞的根本原因。當(dāng)然,模具失效往往是由幾個因素綜合作用的結(jié)果,在進行具體分析時,必須充分考慮各個因素之間的相互影響和有機聯(lián)系。
模具早期失效是由原材料質(zhì)量不好、模具使用條件不好、模具加工方法不好、模具毛坯鍛造工藝不好、模具熱處理工藝不佳及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等原因造成的。因此,為了防止模具早期失效,延長模具使用壽命,應(yīng)從上述幾方面采取有效的、相應(yīng)的預(yù)防措施。
2.冷擠壓模具的工作條件
冷擠壓模具工作條件極其惡劣。冷擠凸模的受力情況隨擠壓方法的不同而異。
正擠壓凸模主要承受壓應(yīng)力的作用,而反擠壓凸模或復(fù)合擠壓凸模,在擠壓工作行程時,承受著很大的.壓應(yīng)力作用,在回程時則承受較小的拉應(yīng)力,這個拉、壓應(yīng)力是交變產(chǎn)生的。不論是正擠壓還是反擠壓,往往還受到偏心負荷所引起的彎曲應(yīng)力的作用。由此可以看出,冷擠壓凸模受到拉、壓和彎曲應(yīng)力的綜合作用,其受力狀態(tài)是比較復(fù)雜的。
冷擠壓凹模內(nèi)壁由于承受著較大的內(nèi)壓力的作用,從而使凹模的圓周方向上作用著較大的拉應(yīng)力。
此外,冷擠壓成形是在很短時間內(nèi)完成的,且將大截面的坯料變成小截面的擠壓件,從而使模具承受著交變的沖擊載荷。
冷擠壓過程中的熱效應(yīng)以及模具工作表面受到的劇烈磨擦作用,使擠壓件溫升高達300~400℃,從而使模具在工作時溫度升高,不工作時溫度又有下降,這就是說,模具還承受著冷熱交變應(yīng)力的作用。
如此苛刻的工作條件,使得冷擠壓模具的使用壽命比其它模具要短得多。因此,為了延長模具的使用壽命,降低產(chǎn)品成本,提高經(jīng)濟效益,查明模具失效的根本原因,并采取得力的措施加以解決,對于冷擠壓模具顯得比其它的模具更為重要。
3.模具損壞的各種具體因素
冷擠壓模具因受使用情況不同,使用的鋼種復(fù)雜,加工工序多等,可將影響模具使用壽命的各種具體因素分為如下六個方面:
(1)擠壓件方面
在擠壓件設(shè)計時,與模具失效有關(guān)的有:
①原材料鋼號;
②制件形狀及尺寸;
③擠壓方式;
④變形程度;
⑤制件尺寸精度。
(2)模具設(shè)計方面
冷擠壓時,影響模具使用壽命的有:
①模具材料使用不當(dāng);
②硬度不合理;
③面與面相交處有尖角;
④厚薄壁相差過大;
⑤連接圓角半徑過小;
⑥材料纖維取向不合理;
⑦配合精度不當(dāng)。
(3)模具材質(zhì)方面
在選用模具材質(zhì)時,密切有關(guān)的有:
①鋼的純凈度差;
②化學(xué)成分偏析;
③鋼內(nèi)疏松;
④帶狀(網(wǎng)狀)碳化物;
⑤帶狀組織;
⑥球化退火質(zhì)量不好。
(4)機械加工方面
模具零件金屬切削加工時,影響模具失效的有:
①磨削損傷,形成微裂紋痕跡;
②電加工質(zhì)量差;
③連接圓角半徑較小;
④表面粗糙度差;
⑤尺寸精度差;
⑥加工應(yīng)力未除去。
(5)熱處理方面
在熱處理模具零件時,影響模具失效的有:
①加熱速度不當(dāng);
②淬火溫度不當(dāng);
③冷卻速度不當(dāng);
④保溫時間不當(dāng);
⑤爐內(nèi)氣氛不當(dāng);
⑥回火次數(shù)不夠;
⑦表面硬度不夠;
(6)使用操作方面
在冷擠壓加工生產(chǎn)時,與模具失效有關(guān)的有:
①模具安裝不當(dāng);
②潤滑條件差;
③冷卻條件不當(dāng);
④設(shè)備狀況不好;
⑤實際操作不按要求。
通過如上所指出的,影響冷擠壓模具使用壽命的各種各種諸多因素,使我們清楚地看到,對具體的實際生產(chǎn)問題,需采用相應(yīng)的措施來逐步解決。
4.結(jié)束語
擠壓模具對模具鋼的韌性,表面硬度,強度以及抗回火性能要求比較高。
Toolox系列材料中的Toolox44材料,非常適合用于鋁擠壓模具,原因如下:
Toolox44材料,由于已經(jīng)在鋼廠就進行了熱處理,內(nèi)應(yīng)力非常小,Toolox44具備了很高的韌性,比較同等硬度的H13系列材料,韌性有大幅度的提高,Toolox44回火溫度達到640攝氏度左右,在600度以下保證Toolox44的力學(xué)性能不變。
由于Toolox44是全新的冶金成分設(shè)計,氮化性能非常優(yōu)異,氮化層和Toolox基體材料結(jié)合非常好,Toolox44表面氮化的硬度可以達到HRC65。
Toolox44材料的氮化性能還體現(xiàn)在Toolox44可以多次氮化,可以達到10次以上。
Toolox44材料的拋光性能非常好,能得到很光滑的模具表面,在擠壓時候的阻力能大大降低,因此Toolox44材料應(yīng)用在鋁擠壓模具時,配合良好的表面氮化,能夠得到非常理想的效果,從客戶的實際使用情況來開,相比較歐洲的1.2344ESR“(8047)”模具壽命一般來說能提高一倍,即Toolox44的壽命是1.2344ESR“(8047)”材料的約2倍壽命,而且由于省去了熱處理費用和時間,大大縮短了模具加工的時間,節(jié)省了很多費用。
冷擠壓模具的工作條件極為復(fù)雜和惡劣,一副模具在使用過程中往往交織著各種損傷情形,這些損傷相互作用、相互促進,最后以一種或多種形式失效。為此,對冷擠壓模具使用壽命的影響因素,應(yīng)進行認真細致研究及分析,如有豐富的實踐經(jīng)驗,可直接選用有效的方法,應(yīng)以不斷探索、不斷更新、不斷提高、不斷總結(jié)的精神來完成現(xiàn)代模具生產(chǎn)。
;
冷擠壓模具材料
冷擠壓模具材料
冷擠壓模具中,受力最大的部分是凸、凹模,因此,凸、凹模材料的選擇對冷擠壓工藝能否奏效 至關(guān)重要。
根據(jù)宴踐經(jīng)驗,對凸、凹模材料的選擇大致應(yīng)滿足以下要求:(1)凸、凹模具在2450~2940MPa 高壓下工作.必須具備很高的強度、硬度,以防止自身的塑性變形、磨損乃至損壞。(2)凸模、凹模是
在沖擊條件下工作的,應(yīng)當(dāng)具有良好的沖擊韌性 (3)凸模材料應(yīng)具有較高的抗彎強度,以防工作時 損壞。(4)模具是在冷、熱交變壓力反復(fù)作用情況下工作的,必須能承受交變應(yīng)力的反復(fù)作用而保持
原型。(5)模其的材料必須易加工。
根據(jù)實踐經(jīng)驗,鋼制工件凸模以選用6W6Mo5Cr4V1、W6Mo5Cr4Vg以及W18Cr4V材料為 好,凹模以選用Crl2MoV、CrWMn、GCr 材料為好}鋁件凸模宜選用CrlgMo、9CrSi、Crl2、 wl8c“V.而凹模宜選用Crl2MoV、T10A、W18Cr4V以及YG20。 目前國內(nèi)市場上W18Cr4V取材較易
采用W18Cr4V制造工件冷擠壓凸摸,壽命可達1~5萬次;用硬質(zhì)合金YG20制造凹模,鋼制 工件可達2O~ 40萬次.鋁制工件可達400~500萬次。
為了提高玲擠壓模具的耐磨性.近年來.國內(nèi)外一些廠家采用氣體軟氮化工藝以提高樓具表面 硬度t這樣模具耐磨壽命可提高2o 以上,GCrl5材料作凹模.采用滲釩工藝.也可使模具壽命從3 萬次提高到24萬次; 金屬工件少、無切削工藝之一的冷擠壓工藝是當(dāng)前生產(chǎn)中應(yīng)用較為f 廣泛的一種。它具有節(jié)約原材料、勞動生產(chǎn)率高以及成品機械強度高、剛性大、重量輕、表面光潔度及尺寸精度較高等優(yōu)點。一些形狀較復(fù)雜、切削加工較困難的金屬工件,運用冷擠壓工藝很容易加工成型。
冷擠壓模具用什么材料好? 需要能使用20W次以上的~LD鋼能達到要求么?
可以使用硬質(zhì)合金YG20、YG25,其使用壽命比一般的模具鋼高5倍以上;也可以使用鋼結(jié)硬質(zhì)合金,其性能介于鋼與硬質(zhì)合金之間。它既有高的強、韌性又可進行各種機械加工及熱加工,并具有硬質(zhì)合金的高硬度(經(jīng)淬火、回火后可達(68~73)HRC、高耐磨性。
冷擠壓模模具選用什么材質(zhì)
通常是高碳鋼或軸承鋼成分,以保證模具具有高硬度和耐磨性。
冷鍛和熱鍛有什么區(qū)別
熱鍛圖和冷鍛圖有三個區(qū)別:首先,兩者的優(yōu)勢不同:1.熱鍛拉拔的優(yōu)點:熱擠壓不僅可以成型塑性好、強度相對較低的有色金屬及其合金,如中低碳鋼,還可以成型高強度的高碳高合金鋼,如特種不銹鋼、高速工具鋼、結(jié)構(gòu)用耐熱鋼等。2.冷鍛拉拔的優(yōu)點:采用冷擠壓技術(shù)制造鍛件可以節(jié)省材料,冷擠壓材料的利用率通常可以達到80%以上。如解放牌汽車活塞銷的切削材料利用率為43.3%,而采用冷擠壓時材料利用率提高到92%。又如萬向節(jié)軸承套冷擠壓后,材料利用率由過去的27.8%提高到64%??梢钥闯觯美鋽D壓生產(chǎn)機械零件,可以節(jié)省大量的鋼材和有色金屬材料。第二,兩者的含義不同:1.熱鍛圖的含義:熱擠壓是指將金屬材料加熱到熱鍛成形溫度進行擠壓,即在擠壓前將坯料加熱到金屬再結(jié)晶溫度以上的一定溫度。2.冷鍛圖的含義:冷擠壓是將金屬坯料置于冷擠壓模具型腔內(nèi),在室溫下,通過固定在壓力機上的沖頭對坯料施加壓力,使金屬坯料發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生零件的加工方法。第三,兩者的適用對象不同:1.熱鍛圖應(yīng)用對象:熱擠壓主要用于制造不銹鋼、鎳基高溫合金、耐火合金等的普通長件、型材、管材、棒材及各種機器零件、棒材、管材、型材等。2.冷鍛圖的應(yīng)用對象:冷擠壓技術(shù)主要用于冷擠壓鉛、錫、鋁、銅、鋅及其合金等金屬,低碳鋼、中碳鋼、工具鋼、低合金鋼、不銹鋼,甚至軸承鋼、高碳高鋁合金工具鋼、高速鋼等??梢岳鋽D壓出一定的變形量。
常用的冷沖壓模具材料有哪些,各有什么用途
沖壓模具工作零件材料的要求
沖壓模具工作時要承受沖擊、振動、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負荷,甚至在較高的溫度下工作(如冷擠壓),工作條件復(fù)雜,易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此,對模具工作零件材料的要求比普通零件高。
由于各類沖壓模具的工作條件不同,所以對模具工作零件材料的要求也有所差異。
1.沖裁模材料的要求
對于薄板沖裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度,而對厚板沖裁 模除了 要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點外,為防止模具斷裂或崩刃 ,還應(yīng)具有高的斷裂抗力、較高的抗彎強度和韌性。
2. 拉深模材料的要求
要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性(抗咬合性)、高的耐磨性和硬度、一定的強韌性以及較好的切削加工性能,而且熱處理時變形要小。
3. 冷擠壓模材料 的要求
要求模具工作零件有高的強度和硬度、高耐磨性,為避免沖擊折斷,還要求有一定的韌性。由于擠壓時會產(chǎn)生較大的升溫,所以還應(yīng)具有一定的耐熱疲勞性和熱硬性
11.2.2 沖壓模具材料的種類及特性
制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主,常用的模具工作部件材料的種類有:碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳 高鉻或中 鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 等等。
1. 碳素工具鋼
在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等,優(yōu)點為加工性能好,價格便宜。但淬透性和紅硬性差,熱處理變形大,承載能力較低。
2. 低合金工具鋼
低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比,減少了淬火變形和開裂傾向,提高了鋼的淬透性,耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。
3. 高碳高鉻工具鋼
常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代號D2),它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性,熱處理變形很小,為高耐磨微變形模具鋼,承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴重 ,必須進行反復(fù)鐓拔 (軸向鐓、徑向拔)改 鍛,以降低碳化物的不均勻性,提高使用性能。
4. 高碳中鉻工具鋼
用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等,它們的含鉻量較低, 共晶碳化物 少,碳化物分布均勻,熱處理變形小,具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比,性能有所改善。
5. 高速鋼
高速鋼具有模具鋼中最高的 的 硬度、耐磨性和抗壓強度,承載能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V(代號8-4-1)和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2(代號6-5-4-2,美國牌號為M2)以及為提高韌性開發(fā)的 降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V(代號6W6或稱低碳M2)。高速鋼也需要改 鍛 ,以改善其碳化物分布 。
6. 基體鋼
在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素,適當(dāng)增減含碳量,以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點,具有一定的耐磨性和硬度,而且抗疲勞強度和韌性均優(yōu)于高速鋼,為高強 韌性冷作模具鋼 ,材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb(代號65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代號LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代號012AL)等。
7. 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼,但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是 鎢鈷類 ,對沖擊性小而耐磨性要求高的模具,可選用 含鈷量較低 的硬質(zhì)合金。對沖擊性大的模具,可選用 含鈷量較高 的硬質(zhì)合金。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金 是以鐵粉加入少量的合金元素粉末(如鉻、 鉬 、鎢、釩等)做粘合劑,以碳化 鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相 ,用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的基體是鋼,克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點,可以切削、焊接、鍛造和熱處理。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量的碳化物,雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金,但仍高于其它鋼種,經(jīng)淬火、回火后硬度可達 68 ~ 73HRC。
11.2.3 沖壓模具材料的選用及熱處理要求
一. 沖裁模具材料的選用及熱處理要求
選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量,若批量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料;還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì),不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對于沖裁模具,耐磨性是決定模具壽命的重要因素,鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點相的狀況和基體的硬度,兩者的硬度越高,碳化物的數(shù)量越多,則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性 的劣優(yōu)依次 為碳素工具鋼 — 合金工具鋼 — 基體鋼 — 高碳高鉻鋼 — 高速鋼 — 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 — 硬質(zhì)合金。
此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對模具材料選擇的影響。
1.傳統(tǒng)模具用鋼
長期以來,國內(nèi)薄板沖裁模用鋼為 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。
其中 T10A 為碳素工具鋼,有一定強度和韌性。但耐磨性不高,淬火容易變形及開裂,淬透性差,只適用于工件形狀簡單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。
T10A 碳素工具鋼的熱處理工藝為: 760~810 ℃水或油 淬, 160~180 ℃ 回火,硬度 59~62HRC 。
CrWMn 、 9Mn2V 是高碳低合金鋼種,淬火操作簡便,淬透性優(yōu)于碳素工具鋼,變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低,應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。 CrWMn 鋼的熱處理工藝為:淬火溫度 820~840 ℃ 油冷 ,回火溫度 200 ℃,硬度 60~62HRC 。 9Mn2V 鋼的熱處理工藝為:淬火溫度 780~820 ℃ 油冷 ,回火溫度 150~200 ℃,空冷,硬度 60~62HRC 。注意 回火溫度在 200~300 ℃范圍有回火脆性和顯著體積膨脹,應(yīng)予避開。
Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼,耐磨性較高,淬火時變形很小,淬透性好,可用于大批量生產(chǎn)的模具,如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性,易產(chǎn)生碳化物偏析,沖裁時容易出現(xiàn)崩 刃 或斷裂。其中, Cr12 含碳量較高,碳化物分布不均比 Cr12MoV 嚴重,脆性更大一些。
Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求,當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時,可采用低溫淬火、回火( Cr12 為 950~980 ℃淬火, 150~200 ℃回火; Cr12MoV 為 1020~1050 ℃淬火, 180~200 ℃回火 )。若要提高模具的使用溫度,改善其淬透性和紅硬性,可采用高溫淬火、回火 ( Cr12 為 1000~1100 ℃淬火, 480~500 ℃回火; Cr12MoV 為 1110~1140 ℃淬火, 500~520 ℃回火 )。
高鉻鋼在 275~375 ℃區(qū)域有回火脆性,應(yīng)予避免。
2.常用模具新鋼種
為了彌補傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足,國內(nèi)開發(fā)或引進了以下性能較好的沖壓模具用鋼:
( 1 ) Cr12Mo1V1 (代號 D2 )鋼 為仿美國 ASTM 標準中的 D2 鋼引進 的鋼種,屬 Cr12 型鋼。由于 D2 鋼中 Mo 、 V 含量增加,細化了晶粒,改善了碳化物的分布狀況,因此 D2 鋼的強韌性(沖擊韌度、抗彎強度、撓度)比 Cr12MoV 鋼有所提高,耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比 Cr12MoV 更高??捎蒙罾涮幚恚岣哂捕炔⒏纳瞥叽绶€(wěn)定性。用 D2 鋼制作的沖裁模具壽命要高于 Cr12MoV 鋼模具。
D2 鋼的鍛造性能和熱塑成形性比 Cr12MoV 鋼略差,機械加工性能和熱處理工藝與 Cr12 型鋼相似。
( 2 ) Cr6WV 鋼 為高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼,碳、鉻含量均低于 Cr12 型鋼,碳化物的分布狀態(tài)較 Cr12MoV 均勻,具有良好的淬透性。熱處理變形小,機械加工性能較好??箯潖姸?、沖擊韌度優(yōu)于 Cr12MoV , 只是耐磨性略低于 Cr12 型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模,其效果好于 Cr12 型鋼。
鋼的常用熱處理工藝為:淬火溫度9701 ~ 000℃,一般可熱油或硝鹽分級淬火冷卻,尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火,回火溫度160210 ~ ℃,硬度 58 ~ 62HRC。
( 3 ) Cr4W2MoV 鋼 也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼,替代 Cr12 型鋼而研制的鋼種,碳化物均勻性好,耐磨性高于 Cr12MoV ,適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具,可用于硅鋼片沖裁模。
Cr4W2MoV 鋼的熱處理工藝:要求強度、韌性較高時,采用低溫淬火、低溫回火工藝:淬火溫度 960~980 ℃,回火溫度 280~320 ℃,硬度 60~62HRC 。要求熱硬性和耐磨性較高時,采用高溫淬火、高溫回火工藝:淬火溫度 1020~1040 ℃,回火溫度 50 0~540 ℃,硬度 60~62HRC 。
( 4 ) 7CrSiMnMoV( 代號 CH-1) 鋼 為 空淬微變形低合金鋼、火焰淬火鋼,可以利用火焰進行局部淬火,淬硬模具刃口部分。淬火溫度( 800~1000 ℃ ),具有良好的淬透性和 淬硬性 (可達 60 HRC 以上),強度和韌性較高,崩 刃 后能補焊??纱?CrWMn 、 Cr12MoV 鋼,制作形狀復(fù)雜的沖裁模。 CH-1 鋼的推薦熱處理工藝:淬火溫度 900~920 ℃, 油冷 , 190~200 ℃ 回火 1~3 小時,硬度 58~62 HRC 。
( 5 ) 6CrNiSiMnMoV( 代號 GD) 鋼 為高韌性低合金鋼,淬透性好,空淬變形小,耐磨性較高。其強韌性顯著高于CrWMn 和 Cr12MoV 鋼,不易崩刃或斷裂。尤其適用于細長、薄片狀 凸模及 大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。
GD 鋼的推薦熱處理工藝:淬火溫度 870~930 ℃( 900 ℃ 最佳 ),鹽浴爐加熱( 45s/mm ), 油冷或 空冷、風(fēng)冷 , 175~230 ℃ 回火 2 小時,硬度 58~62 HRC 。由于空冷即可淬硬 ,也可采用火焰加熱淬火。
( 6 ) 9Cr6W3Mo2V2( 代號 GM) 鋼為高耐磨高強 韌 合金鋼,各項工藝性能良好,其耐磨性、強韌性、加工性能均優(yōu)于 Cr12 型鋼,能夠用于高速壓力機沖壓下的多工位 級進模等 精密模具,是較理想的耐磨、精密沖壓模具用鋼。
GM 鋼的熱處理工藝:淬火溫度 1080~1120 ℃,硬度 64~66HRC 。 回火溫度 540~560 ℃,回火二次。
( 7 ) Cr8MoWV3Si ( 代號 ER5) 鋼 屬高耐磨高強韌合金鋼,具有較好的電火花加工性能,強度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 Cr12 型鋼,適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模,一次 刃 磨壽命為 21 萬次,總壽命高達 360 萬次,是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。
ER5 鋼的推薦熱處理工藝:對高耐磨性、高強韌性的模具,采用 1150 ℃ 淬火, 520~530 ℃ 回火 3 次; 對重載服役條件下的模具,采用 1120~1130 ℃ 淬火, 550 ℃ 回火 3 次。
3 .硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金
當(dāng)工件的批量極大時,可以考慮選用硬度和耐磨性比各類模具鋼種更高的硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。用作模具材料的硬質(zhì)合金為 鎢鈷類 ,隨著 含鈷量的增加,韌性及抗彎強度提高而硬度降低。對于承受沖擊力較小的模具,可以選用 含鈷量較低 的 YG10X ;承受沖擊力中等或較大的模具,可以選用含鈷量較高 的 YG15 或 YG20 。硬質(zhì)合金的缺點為韌性較差、難以加工,作為模具的工作部件可以設(shè)計為鑲拼結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金的性能介于硬質(zhì)合金和高速鋼之間,能夠機械加工和熱處理,可以用于制作復(fù)雜的高壽命模具。用作沖裁模 的鋼結(jié)硬質(zhì)合金 有 DT 、 GT35 、 TLMW50 、 GW50 等。
厚板沖裁模具
厚板沖裁模承受的沖壓力高于薄板沖模,為重載沖裁模,易磨損、崩 刃 和斷裂,所以要求模具材料應(yīng)具有高的耐磨性和強韌性。
傳統(tǒng)模具用鋼傳統(tǒng)的重載沖裁模具鋼種主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、
W6Mo5 Cr4V2 等。
其中 T8A 為碳素工具鋼,雖然淬透性、韌性比 T10A 鋼有所改善,但易殘存網(wǎng)狀碳化物、熱硬性差,只能用于工件批量較小的中厚沖裁模。 T8A 工具鋼的熱處理工藝為: 790~820 ℃水或油 淬, 160~180 ℃ 回火,硬度 58~61HRC 。
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2為高速工具鋼,具有很高的硬度、抗壓強度和耐磨性,但韌性較低,工作時有可能產(chǎn)生崩 刃或斷裂,而且價格較貴。建議采用低溫淬火、快速加溫淬火等工藝措施來改善其韌性。對于工件批量較大的厚板沖裁模,可以用W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2鋼做 凸 模,Cr12MoV 鋼做凹模 。
W18Cr4V 鋼的推薦熱處理工藝: 1220~1250 ℃ 淬火; 550~570 ℃ 回火 3 次。
W6Mo5Cr4V2 鋼的推薦熱處理工藝: 1160~1200 ℃ 淬火 : 550~570 ℃ 回火 3 次。
3. 常用模具新鋼種
為了克服高速工具鋼的缺點,提高使用壽命,重載沖裁模具可選用 降碳降釩 高速鋼6 W6Mo5 Cr4V(6W6)和以高速鋼成分為基礎(chǔ),添加少量的其它元素構(gòu)成的高強韌性模具鋼 — 基體鋼,如 65Nb鋼、LD鋼、012AL鋼、CG-2 鋼等等 。
( 1)6 W6Mo5 Cr4V (6W6)鋼 為高強韌性高速鋼,由于降低了碳化物的含量和分布均勻性,使其在保持硬度和耐磨性的同時,抗彎強度、沖擊韌性和塑性都有顯著提高,雖然耐磨性略低,仍可用低溫 氮碳共滲提高 表面硬度和耐磨性。其熱處理工藝和高速鋼W6Mo5Cr4V2相似。
( 2 ) 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb) 鋼 65Nb 鋼取自 W6Mo5CrV2 鋼正常 淬火后的基本成分,碳含量比高速鋼低,碳質(zhì)量 分數(shù) 的中限為 0.65% ,故名 65Nb 。各合金元素在鋼中的作用和在高速鋼中相似, 另加入 3% 的 Nb 可形成高穩(wěn)定性的碳化物 NbC ,能有效阻止奧氏體晶粒長大,改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。這種鋼具有較好的耐磨性和較強的高溫韌性,可以代替 Cr12MoV 、 W18Cr4V 鋼,用于重載沖裁模和冷擠壓模、 冷鐓模 。
65Nb 鋼鍛造和退火工藝性能良好,熱處理溫度范圍寬,淬火溫度可以在 1080~1180 ℃,回火溫度在 520~600 ℃之間選擇。當(dāng)采用比 W6Mo5CrV2 鋼正常 淬火溫度低的溫度淬火后,其組織 為在碳含量 較低的馬氏體基體上均勻 分布有細粒狀未溶碳化物。通過熱處理參數(shù)的調(diào)整,可以得到不同的強度、韌性、耐磨性配合,以適合不同模具的性能要求。 65Nb 鋼的熱處理工藝: 1080~1180 ℃鹽浴爐加熱( 15~20s/mm )油 淬, 520~560 ℃ 回火 2 次,硬度 57~63 HRC 。
( 3 ) 7Cr7Mo2V2Si (LD) 鋼 LD 鋼含碳、 含鈷量高于 65Nb ,含釩量也較高。 釩可細化 晶粒,提高耐磨性。因此其抗壓、抗彎強度和耐磨性均高于 65Nb 由于具有良好的強韌性和耐磨性,因而適于制造各種重載模具。
LD 鋼的推薦熱處理工藝: 850 ℃預(yù)熱, 1100~1150 ℃ 淬火; 油冷后 530~570 ℃ 回火 2~3 次,每次 1~2 小時,硬度 57~63 HRC 。
( 4 ) 5Cr4Mo3SiMnVAL (012AL) 鋼 012AL 鋼中加入質(zhì)量分數(shù)為 0.3~0.7% 的鋁,目的是為了細化晶粒,提高鋼的沖擊韌性和熱加工塑性,加 Si 則為了強化基體。 012AL 鋼強韌性高,綜合性能好,通用性強,是冷、熱兼用型模具鋼。其抗彎強度及撓度高于 W18Cr4V 高速鋼,代替高速鋼作模具時很少發(fā)生折斷現(xiàn)象。可以用作中厚板料沖裁模具和 各類冷 、熱作模具。
012AL 鋼的推薦熱處理工藝: 1090~1120 ℃鹽浴爐加熱( 30s/mm )油 淬, 510 ℃ 回火 2 次, 每次油冷 2 小時 ,硬度 60~62 HRC 。
( 5 ) 6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2) 鋼 CG-2 鋼在成分中加 Ni ,強化了基體,改善了韌性和高溫性能。同時增加 Mo 減少 W ,以降低碳化物的偏析。 CG-2 鋼具有高的強度和強韌性,在熱處理到高硬度時仍能維持良好的韌性,較好地解決了高硬度與韌性的合理配合。但鍛造塑性較差,退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料沖裁模具和 各類冷 、熱作模具。
CG-2 鋼的熱處理工藝:淬火溫度 1100~1140 ℃加熱( 20s/mm ), 油冷 , 540 ℃ 回火 2 次,每次 2 小時,空冷,硬度 60~62 HRC 。
二. 拉深模具材料的選用及熱處理要求
表 11.2.1 各種板料適用的 拉深模材料
由于拉深模具的失效主要為粘附磨損和磨粒磨損,并以粘附磨損為主。因此選用的模具材料必須具有較高的耐磨性和抗粘附性能,以及足夠的強度。按被拉深材料 考慮適用的拉 深模材料 可以參考表 11-1 。選用時還應(yīng)考慮被拉深材料的板料厚度、 拉深件的 尺寸形狀以及生產(chǎn)批量的大小等因素。
(一) 輕載拉深(拉深薄鋼板和 銅、 鋁合金)時的模具材料
生產(chǎn)批量較小時,對于形狀簡單的筒形 淺拉深件 ,可選用 T8 、 T10 鋼; 對于形狀復(fù)雜的中小型件,選用 CrWMn 、 9Mn2V 。
中批量生產(chǎn)或生產(chǎn)批量較大時,選用 Cr12MoV 。
生產(chǎn)批量很大時,選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。
(二)重載拉深(拉深厚鋼板、反拉深、變薄拉深)時的模具材料
生產(chǎn)批量較小時,可選用 T10 、 CrWMn 。
生產(chǎn)批量較大時,選用 Cr12MoV 以及 GM 鋼。 GM 鋼的強度和韌性高于高速鋼、 Cr12MoV ;抗粘附磨損和磨粒磨損能力明顯優(yōu)于基體鋼和 Cr12MoV ,在拉 深模方面 已得到較好應(yīng)用。
生產(chǎn)批量很大時,考慮選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。
(三)拉深不銹鋼、 高鎳合金鋼 、耐熱鋼板的模具材料
拉深這類材料時,容易發(fā)生粘附和拉毛,首選模具材料為鋁青銅。
生產(chǎn)批量較小時,可選用鋁青銅、 T10A (鍍硬鉻,注意采用鍍硬鉻工藝時鍍層不能太厚,以防拉深時剝落)。
生產(chǎn)批量較大時,選用鋁青銅、 Cr12MoV 、 Cr12Mo1V1 (表面滲氮)。
生產(chǎn)批量很大時,選用硬質(zhì)合金。
(四)大型 拉深件 、汽車覆蓋件的拉深模具材料
可以選用合金鑄鐵或高強度球墨鑄鐵。球墨鑄鐵能夠浸入潤滑油,組織中的石墨具有自潤滑作用,能有效地減輕拉深中的摩擦,而且成本較低、容易加工。
高強度球墨鑄鐵可以采用雙介質(zhì)延遲冷卻馬氏體等溫淬火,以獲得較高的強度和韌性,硬度為 55~58 HRC 。先將模具緩慢預(yù)熱后再加熱至 880~900 ℃,保溫后先空氣預(yù)冷,然后鹽水 淬冷至 550 ℃左右即轉(zhuǎn)入 油冷,當(dāng)模溫 降至 250 ℃左右,放入 180~200 ℃的熱油中等溫保持 2~3 小時,再將油溫降至 170 ℃左右等溫 5~7 小時,最后轉(zhuǎn)入空冷。
高強度不銹鋼冷擠壓模具的介紹就聊到這里吧,感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容。
發(fā)表評論