一.模具鋼的分類及發展
模具用鋼主要分三大類,冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼。
目前我國常用的冷作模具鋼仍多是碳素工具鋼(T7A、T8A、T10A、T12A)、低合金工具鋼CrWMn、高碳高鉻鋼Cr12、Cr12MoV、高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等傳統的典型鋼種,不過也引進。研制了多種新的鋼種以適應不斷提高的要求。
熱作模具鋼主要用于制造高溫狀態下進行壓力加工的模具,如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓模具等。隨鍛壓機械能力的加大、加工件形狀的復雜化,尤其是被加工材料加工難度的增大,如加工鈦合金、高合金鋼、不銹鋼和耐熱鋼,模具趨向大型化、高性能。對熱作模具用鋼性能的要求也越來越高,傳統的熱作模具鋼5CrNiMo和5CrMnMo鋼由于熱強性、熱穩定性較低、易龜裂和塌陷,使用壽命短。3Cr2W8V鋼由于鎢含量高、耐熱振性較差、易熱疲勞,導致龜裂等缺陷。近年來,一些具有較高的熱強性、高的熱疲勞性和良好的韌性的新型熱作模具鋼相繼問世。
二. 沖裁模
沖裁模具,是在冷沖壓加工中,將金屬或非金屬加工成零件或半成品的一種特殊工藝裝備。是沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
當被沖裁加工的材料較硬或變形抗力較大時,沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性,故多采用低碳鋼表面滲碳淬火。又如,碳素工具鋼的主要不足是淬透性差,在沖模零件斷面尺寸較大時,淬火后其中心硬度仍然較低,但是,在行程次數很大的壓床上工作時,由于它的耐沖擊性好反而成為優點。對于固定板、卸料板類零件,不但要有足夠的強度,而且要求在工作過程中變形小。另外,還可以采用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的性能。對于凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模,應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模具鋼,同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。
所以在制造沖裁模具的材料應有一定的選擇,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、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。
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