什么样的模具材料才能做出好的模具

优胜编程龚老师

什么样的模具材料才能做出好的模具:



(一)模具满足工作条件要求

    1、耐磨性

    坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

    硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

    2、强韧性

    模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。

    模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

    3、疲劳断裂性能

    模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

    模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

    4、高温性能

    当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。

    5、耐冷热疲劳性能

    有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

    6、耐蚀性

    有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出hci、hf等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。

    (二)模具满足工艺性能要求

    模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

    1、可锻性

    具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。

    2、退火工艺性

    球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。

    3、切削加工性

    切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。

    4、氧化、脱碳敏感性

    高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。

    5、淬硬性

    淬火后具有均匀而高的表面硬度。

    6、淬透性

    淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。

    7、淬火变形开裂倾向

    常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。

    8、可磨削性

    砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。

    (三)模具满足经济性要求

    在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。

    汽车冲压模具材料的选用

    由于模具中各种零部件的功能不同，所以对其材料的要求和选用的原则也不同。因此，合理选用模具材料也是冲模设计中一项十分重要的工作，它不仅与制件的成本有关，而会严重影响生产。

    随着汽车工业的发展，人们对汽车的需求日益增长，其中影响生产的最大因素，是如何选用冲模材料。

    虽然，模具的工作零件所用材料应比其他零件所用材料要好。一般说来，视其模具的使用条件以及要求不同而异，主要有如下四种：

    1.对于形状简单、冲压件尺寸不大的模具工作零件。常用碳素工具钢，如T8A、T10A等。2.对于形状复杂，冲压件尺寸较大的模具工作零件，常常用合金工具钢或高速工具钢，如Cr12、CrWMn、Cr12MoV、W18Cr4V、W6MoSCr4V2等。

    2.对于冲压件精度或模具寿命要求比较高的模具工作零件，常用硬质合金或钢结硬质合金，如YG15、YG20、GW50等。

    3.对于大型模具(如汽车覆盖件冲模)的工作零件，常用普通铸铁或者铸造碳钢，且有的还在刃口部位加以堆焊强化，如灰铸铁HT250、铸钢2G270-500等。

    模具零件材料选用中，除了工作零件选用最为重要外，较为突出的是导柱、导套零件，一般选用优质碳素钢中的低碳钢渗碳淬火或选用轴承钢。

    必须指出，模具工作零件的材料选用是最为重要和严格的，还包括对其热处理工业的要求必须合理。

    除上述零件之外的其他模具零件，选择用碳素结构钢或优质碳素钢中的中碳钢就可以了。

    大型拉深件、汽车覆盖件的拉深模具材料

    可以选用合金铸铁或高强度球墨铸铁。
球墨铸铁能够浸入润滑油，组织中的石墨具有自润滑作用，能有效地减轻拉深中的摩擦，而且成本较低、容易加工。

    高强度球墨铸铁可以采用双介质延迟冷却马氏体等温淬火，以获得较高的强度和韧性，硬度为55~58HRC。先将模具缓慢预热后再加热至880~900℃，保温后先空气预冷，然后盐水淬冷至550℃左右即转入油冷，当模温降至250℃左右，放入180~200℃的热油中等温保持2~3小时，再将油温降至170℃左右等温5~7小时，最后转入空冷。

    球墨铸铁经过合金化、热处理和表面处理,完全能够用作汽车覆盖件拉伸模具,并介绍了球墨铸铁用作汽车覆盖件模具的实际使用情况。