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模具鋼在工作性能方面的要求
根據(jù)模具的服役條件、環(huán)境和狀況的不同,應(yīng)選擇具有不同特性的模具鋼。在模具的制造過程中,模具的使用壽命和制成的精度、質(zhì)量、表面性能,除了與模具的設(shè)計、制造精度以及機床和操作等條件有關(guān)外,與模具材料及其熱處理工藝也有密切關(guān)系。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計表明,模具的早期失效因材料的選擇不當(dāng)和內(nèi)部缺陷引起的占10%左右,由熱處理不當(dāng)引起的約占50%,因此正確選擇具有優(yōu)良質(zhì)量的模具鋼材并進行正確的熱處理具有十分重要的意義。模具鋼的特性主要包括使用性能、工藝性能和冶金質(zhì)量三個方面。
模具鋼在工作性能方面的性能要求:
(1)硬度
模具在工作時受力狀態(tài)時復(fù)雜的,如熱作模具通常在交變的溫度場下承受交變應(yīng)力作用,因此他應(yīng)具有良好的抗軟化或塑性變形狀態(tài)的能力,在長期工作的模具的硬度一般選擇在58HRC以上,而熱作模具尤其是要求高的抗熱疲勞性能的模具,通常硬度在45HRC左右。對普通使用的塑料模具,一般硬度要求在35HRC左右。
(2)強度與韌度
零件的成形使模具承受著巨大的沖擊、扭曲等符合,尤其是現(xiàn)代的高速沖壓、高速精密鍛造和液態(tài)成形等技術(shù)以及一次成形的發(fā)展,模具承受著更大的負(fù)荷,往往由于模具鋼和韌度不夠,造成型腔邊緣或局部塌陷、崩刃或斷裂而早期失效,因此模具熱處理后應(yīng)具有較高的硬度和韌度。
(3)耐磨性
零件成形時材料與模具型腔表面發(fā)生相對運動,使型腔表面產(chǎn)生了磨損,從而使得模具的尺寸精度、形狀和表面的粗糙度發(fā)生變化而失效。磨損時一種復(fù)雜的過程,影響因素很多,除取決于作用于模具的外界條件外,還在很大程度上取決于采用剛才的化學(xué)成分不均勻性、組織狀態(tài)、理學(xué)性能等。
(4)疲勞性能
模具工作時承受著機械沖擊和熱沖擊的交變應(yīng)力,熱作模具在工作的過程中,熱交變應(yīng)力更明顯地導(dǎo)致模具熱烈。受應(yīng)力與溫度梯度的影響而引起裂紋,往往是在型腔表面形成淺而細(xì)的裂紋,他的迅速傳播和擴展導(dǎo)致模具失效。另外,鋼的化學(xué)成分和組織的不均勻以及存在的冶金缺陷如非金屬夾雜物,氣孔、顯微裂紋等均可導(dǎo)致鋼的疲勞強度降低,因為在交變應(yīng)力的作用下,首先在這些薄弱地區(qū)產(chǎn)生疲勞裂紋并發(fā)展為疲勞破壞。
(5)粘著性
工模零件的表面由于兩金屬原子相互擴散或單向擴散的作用,往往會有一些被加工金屬粘著,尤其是一些切削、剪切工具和沖壓工具的表面會產(chǎn)生粘附或結(jié)疤現(xiàn)象,這會影響刃口的鋒利程度和局部組織、化學(xué)成分的改變,使刃口部分崩裂或粘附金屬的脫落劃傷模具,使工作表面粗糙。因此良好的抗粘著性也很重要。
(6)和蝕刻性能
隨著模具,特別是塑料模具的廣泛使用,低的表面粗糙度值(甚至錦棉程度)已經(jīng)不可或缺,低的表面粗糙度值影響到模具的壽命和生產(chǎn)效率及制品的質(zhì)量。高的表面質(zhì)量可以減輕腐蝕(特別是局部點狀腐蝕)、減小開裂的危險,拋光模具鋼才的化學(xué)成分、組織機構(gòu)、硬度及碳化物分布必須均勻。大碳化物尤其是他們偏析并稱帶狀時,對表面拋光性極為有害。特別重要的是,模具鋼中不能含有沒有發(fā)生變形的大氧化物夾雜或偏析,因而必須嚴(yán)格控制冶煉和脫氧工藝。真空電弧重熔、電渣重熔效果良好,這種工藝目前成為高級塑料模具鋼的主要生產(chǎn)方式。即使是簡單的真空脫氣也有助于消除大的氧化物夾雜,這些冶煉工藝不僅能降低氧化物的含量,而且能使氧化物更細(xì)小、均勻,同時控制冶煉和脫氧過程,還可以改變夾雜物類型,使之軟化并具有較好的塑韌性而提高拋光性能。
模具鋼中任何未閉合的空洞都會影響其拋光性能,因而熱加工中牙合疏松等冶金缺陷并保持組織的致密是十分必要的,這可以通過現(xiàn)代化的成形加工技術(shù)來實現(xiàn)。例如反復(fù)鐓拔技術(shù)、旋轉(zhuǎn)鍛造技術(shù)、高溫等靜壓制等可細(xì)化原始鑄態(tài)組織,減少樹枝晶內(nèi)空隙。電渣重熔、真空電弧重熔精煉工藝,對模具鋼均勻性也十分有利。由熱處理或表面硬化而英氣的缺陷,應(yīng)盡量避免導(dǎo)致硬度不均勻的脫碳。這些措施加上合理的成分設(shè)計及控制,就能生產(chǎn)出鏡面加工性優(yōu)異的模具鋼。
此外,還應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和環(huán)境的差異,考慮所用模具鋼應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性、抗腐蝕性、抗氧化性和導(dǎo)磁性等。
本文出自*港峰公司(葛利茲、名佳利)*,轉(zhuǎn)載請注明出處! 2010-4-22