冷挤压常用原材料介绍(精)

第2章冷作模具材料概要

第2章冷作模具材料冷作模具材料主要用于制造在冷状态(室温)条件下进行压制成型的模具，如冷冲压模具、冷拉伸模具、冷挤压模具、压印模具等。

采用的钢号很多，一般采用高碳过共析钢和莱氏体钢，如碳素工具钢、低合金油淬冷作模具钢、空淬冷作模具钢、高碳高铬型冷作模具钢、高耐磨高强模具钢、低碳高速钢和基体钢及用粉末冶金工艺生产的高合金模具材料等。

目前，使用最多的冷作模具材料是冷作模具钢和硬质合金。

本章将着重介绍这两类中传统的和新近研制的主要模具材料的特性、热处理方法以及冷作模具的材料选用。

2.1冷作模具的工作条件及性能要求2.1.1冲裁模冲裁模主要用于各种板料的冲切成形，按其功能不同可分为落料模、冲孔模、切边模等。

(1)工作条件冲裁模的工作部位是刃口。

冲裁时，刃口部受到弯曲和剪切力的作用，还要受到冲击。

同时，板料与刃口部位产生强烈的摩擦。

冲裁模的正常失效形式主要是磨损，刃口由锋利变圆钝。

磨损达到一定程度，会使冲裁件产生毛刺，为此，生产中常用磨削的方法使刃口重新锋利。

经过多次磨刃，凸模变短，凹模变薄，直至无法工作而失效。

除此之外，还可能由于模具安装调试不当，冲裁时操作不规范或热处理不当等造成崩刃和凸模折断等非正常失效。

(2)性能要求依据上述分析，冲裁模的主要性能要求是高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度和适当的韧性。

由于被冲板料厚度不同，对其性能要求有所差异。

对于薄板冲裁模(板厚≤1.5mm)，以高耐磨性、高精度要求为主；对于厚板冲裁模(板厚>1.5mm)，除需要高耐磨性外，还应具有良好的强韧性。

2.1.2冷挤压模冷挤压是在常温下利用模具在压力机上对金属以一定的速度施加相当大的压力产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制品或零件。

(1)工作条件金属的冷挤压成形，受到强烈的三向压应力的作用，变形抗力大。

因此，模具不仅受到强大的挤压力作用，而且还受到坯料塑变流动的剧烈摩擦。

凸模比凹模的工作条件更苛刻，如毛坯端面不平整，冲头与凹模不同心等，都会使冲头受到很大的弯曲应力的作用。

3.1冷挤压件原材料及挤压前

第一节
冷挤压常用求塑性机械强度硬化敏感性二、冷挤压常用材料三、冷挤压常用原材料的形态线材棒材管料板料
第二节冷挤压毛坯的制坯
• 二、毛坯尺寸计算要点 • V0=VP+VX H0=V0/A0 • 修边余量放置间隙等体积计算 • 步骤：零件内外径+或-放置间隙＝毛坯内外径，等体积计算得VP，加修正体积得VX，得高度，确定毛坯外形尺寸。
例题1底座毛坯体积计算过程
• 1.底座零件造型 • 2.挤压件与零件造型对比 • 3.挤压件造型 • 4.挤压件毛坯体积获取 • 5.获取凹模孔口尺寸r47 6.毛坯尺寸获得（按照4、5给定的体积和半径继续造型毛坯体积相近后，测量厚度24.5，结论：毛坯φ94*24.5） 7.参考：根据挤压件造型做出的模具装配
第二节冷挤压毛坯的制坯二、毛坯制备方法
(一)棒料或管料截切下料（后端面处理）棒料剪机 (二)板料冲裁下料普冲断裂带光洁冲裁法（三）棒料锯切下料大直径的棒料均采用高速带锯下
料
（四）车床切削下料

冷挤压材料及挤压前准备-精选文档

件外形为非圆形时，可以采用板料作为坯料，板料采用冲床落料。
冷挤压材料及挤压前的准备
第二节冷挤压坯料的制备
一、坯料的形状和尺寸
冷挤压坯料的形状应该根据零件相应横断面的形状来确定。
(1)一般旋转体及轴对称多角类零件可以选用圆柱形坯料；
(2)矩形横截面零件可采用矩形坯料。
(3)有时在挤压塑性较好的有色金属板料时，为了提高材料利用率，可以采用六方或其它凹模内腔形状不一致的多边形坯料。
螺栓
火花塞壳体
冷挤压材料及挤压前的准备
2、棒材
冷挤压坯料采用棒料较多，一般用于单工序的挤压设备。与线材相比其生产效率较低，如果需要多道挤压时，有时要进行中间退火。
棒料的材料利用率也比较高，采用锯切备料可达70%-90%，采用压力机截切备料几乎可达100%。
坯料长径比一般大于1，如小于1时，用压力机截料较为困难。当坯料还需镦粗制坯时，长径比过大会引起镦粗失稳，一般控制在2以下。
2、冷挤压材料的机械强度低，变形抗力小，所需的挤压力也越小，同时模腔中的单位挤压力也小，模具使用寿命较高。
3、冷挤压材料的感化敏感性低，体现在材料的真空应力应变曲线上。材料塑性变形部分的曲线斜率越小，冷挤压力的升高就比较平衡，冷挤压性能就越好。
冷挤压材料及挤压前的准备
二、冷挤压常用材料
随着冷挤压技术的发展，新型模具材料的采用，冷挤压材料从铅、锡等软金属发展到目前的材料种类越来越多，许多低塑性高强度的材料也可以在一定变形程度内进行挤压。
在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性
能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理[1]；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。

金属材料精密塑性加工方法：冷挤压

(d) 杯形反挤压
几种工序可以达到所需性状
冷挤压工艺优点
与其它机加工艺相比冷挤压有如下优点：
1）节约原材料。 2）提高劳动生产率。 3）制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。 4）提高零件的力学性能。 5）可加工形状复杂的，难以切削加工的零件。 6）降低零件成本。
冷挤压常用材料
钢：
●表面淬火钢：非合金- 1010, 1015; 合金 - 5115, 5120, 3115 ●可热处理钢：非合金- 1020, 1035, 1045; 合金 - 5140, 4130, 4140, 8620 ●不锈钢：珠光体 - 410, 430, 431;奥氏体- 302, 304, 316, 321
冷挤压系统
设备，产品和车间环境
- 影响工艺和零件质量的参数
设备
•速度/生产率 •力/能量 • 刚性和精度
产品
•几何形状 •尺寸精度，公差，表面光洁度 •微观组织，力学和金属性能
车间环境
•人力 •空气，噪音和废水污染 •工厂和生产设施控制
冷挤压应用
双杯形冷挤压件
冷挤压应用
螺旋齿轮杯形件
冷挤压应用
冷挤压技术发展趋势
1）锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展。
2）汽车向轻型化、高速度、平稳性方向发展，对锻件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提出了较高的要求。新产品的高要求，将促进精化生产工艺的发展。 3）专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压生产的发展方向和趋势。 4) 挤压专机将成为一种发展趋势。
5)复杂高精度零件虚拟原型制作的CAE的应用.
6)计算机信息管理系统的采用和发展
压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。

冷挤压模具选材及热处理

目录第一章装配图 ...................................................................... 错误!未定义书签。

第二章工件的服役条件 .. (2)2.1 概念 (2)2.2 冷挤压模具 ............................................................. 错误!未定义书签。

第三章材料的选取 . (4)3.1 冷挤压模具材料的选取 (4)第四章零件的加工工艺路线 (6)第五章热加工过程及分析 (7)5.1 冷挤压凹模的热处理工艺 (7)5.2 冷挤压凸模的热处理工艺 (8)第六章性能检测方法及分析 (10)6.1 力学性能检测 (10)6.2 成分、组织及微观形貌检验 (10)第七章结论与建议 (14)参考文献 (15)第一章装配图图1-1 带导柱导套实心件正挤压模装配图1—螺杆 2—弹簧垫圈 3—调节螺母 4—拉杆 5—顶杆 6—凸模 7—活动护套第二章工件的服役条件2.1 概念冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。

因此冷挤压模具应具有以下特点：(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度[1]。

冷挤压模具选材及热处理

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第二章工件的服役条件 .. (2)2.1 概念 (2)2.2 冷挤压模具 ............................................................. 错误!未定义书签。

第三章材料的选取 . (4)3.1 冷挤压模具材料的选取 (4)第四章零件的加工工艺路线 (6)第五章热加工过程及分析 (7)5.1 冷挤压凹模的热处理工艺 (7)5.2 冷挤压凸模的热处理工艺 (8)第六章性能检测方法及分析 (10)6.1 力学性能检测 (10)6.2 成分、组织及微观形貌检验 (10)第七章结论与建议 (14)参考文献 (15)第一章装配图图1-1 带导柱导套实心件正挤压模装配图1—螺杆 2—弹簧垫圈 3—调节螺母 4—拉杆 5—顶杆 6—凸模 7—活动护套第二章工件的服役条件2.1 概念冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。

因此冷挤压模具应具有以下特点：(1)模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；(2)模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；(3)凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；(4)模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；(5)为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；(6)模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；(7)上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度[1]。

冷冲压常用材料介绍

• EGC-CS 其中EGC(Electrolytic Galvanized Cold)為日本新日制鐵所對冷軋電解板的表示代號﹓CS為UF處理耐指紋鋼板的一种﹐UF處理鋼板分以下三种﹔ • EGC-CZ 有机被膜0.5/μm • EGC-CF 有机被膜1.0/μm • EGC-CS 有木被膜0.7/μm
冷冲压常用材料介绍
1.1冷軋低碳鋼
• SPCC 冷軋低碳鋼(Steel Plate Cold Commercial)﹐普通品質 • SPCD 冷軋拉深鋼(Steel Plate Cold Deep Drawn)﹐降低了碳﹑錳﹑磷﹑硫等元素的含量﹐拉廷性好﹒ • SPCE 冷軋深拉深鋼(Steel Plate Cold Deep Drawn Extra)﹐進一步降低碳﹑錳﹑磷﹑硫等元素含量﹐拉廷性更佳﹒
2.1.1電解鍍鋅鋼
• 電解鍍鋅鋼是以上述三類冷軋（SPCC、 SPCD、SPCE）鋼板為基材﹐經過電解鍍鋅等表面處理后的一种冷軋鋼﹐ 其化學成份﹐机械性能与上述冷軋鋼相近
• SECD 冷軋拉深電解板(Steel Electrolytic Cold Deep Drawn)﹒ • SECC 冷軋電解板(Steel Electrolytic Cold Commercial)﹒ • SECE 冷軋深拉深電解板(Steel Electrolytic Cold Deep Drawn Extra)﹒ • SECC-K2 其中K2是日本神戶制鐵所對耐指紋鋼板的表示代號﹐K2表示其表面涂層為有机涂層﹐KS表示其表面涂層為無机涂層﹒
鍍鋅板材分類
2.1.2環保電解板
• 環保電解板又稱無鉻電鍍板﹐与一般電解鍍鋅板的區別在于﹔普通鍍鋅板包含有机被膜﹑鉻酸鹽涂層﹑鍍鋅層﹑鐵基板﹓而環保電解板只含有机被膜﹑鍍鋅層﹑鐵基板﹐即環保電解板不包含鉻酸鹽涂層﹐目前常見的環保電解板有新日制鐵的兩种﹔ • EGC-QS 一般環保電解板鍍鋅鋼板 • EGC-QZ 特別為理光公司商定的環保電解鍍鋅鋼板

冷冲压材料及设备

冷冲压材料及设备
二、材料的种类和规格
冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料，金属板料分黑色金属和有色金属两种。黑色金属板料： 1)普通碳素钢钢板如Q195、Q235等。 2)优质碳素结构钢钢板这类钢板的化学成分和力学性能都有保证。其中碳钢以低碳钢使用较多，常用牌号有：08、08F、10、20等，冲压性能和焊接性能均较好，用以制造受力不大的冲压件。

曲柄压力机的公称压力(或称额定压力)是指
滑块离下死点前某一特定距离(此特定距离称为公称压力行程或额定压力行程)或曲柄旋转到离下死点前某一特定角度(此特定角度称为公称压力角或额定压力角)时，滑块所容许承受的最大作用力。
2、双动拉深压力机
拉深压力机按动作分有单动拉深压力机、双动拉深压力机及三动拉深压力机。双动拉深压力机有两个分别运动的滑块，内滑块用于拉深，外滑块用于压边；三动拉深压力机则是在双动拉深压力机的工作台上增设气垫。用于形状复杂或者大批量生产的拉深件。
高速压力机的特点：（1）滑块行程次数高（2）滑块惯性大（3）机身刚性好（4）较高的送料精度送料用于大批量生产中采用级进模生产时。
4．其它冲压设备
1）摩擦压力机摩擦压力机，从电机到飞轮之间有一个摩擦传动付来传递运动和动力，其特点是结构简单，价格低廉，冲压速度低，且超载后不易损坏机件，其缺点是飞轮轮缘摩损大，生产率低。它适应用于弯曲大而厚的工件，对校正、压印、成形和挤压和工序尤为适宜。 2）精冲压力机精冲压力机是一种适应精密冲裁的专门压力机。它具有三重动作，五种作用力，即齿圈压板运动、冲压运动、反向推力运动，齿圈压板力、主冲裁力、反向推力、卸件力、顶料力。使原材料在齿圈压板力和反向推力的作用下实现精密冲裁。 3）多工位压力机是一种适合于大批量生产的板料冲压自动压力机。在一台多工位压力机上可安装多副模具进行生产，并通过自动送料机构和一套工序间的传递机构使压力机在一次往复行程中可以完成一个冲压件的全部冲压工序（即落料、冲孔、拉深、弯曲、切边、压印、整形等），是提高生产率的有效途径之一。 4）数控冲模回转头压力机

冷挤压工艺对材料的要求

挤压技术现在已经有了很大的发展，但是，这种技术在生产上能否稳定、推广应用，模具使用寿命的长短有决定性的影响。

挤压模具材料及热处理，是为适应这一项技术的发展而逐步发展起来的。

目前，模具材料可以在低合金工具钢，高碳高铬合金工具钢，高速钢，硬质合金等较为广泛的范围内选用。

因此，按照冷挤压工艺特性的要求，合理选用模具材料，制定正确的热处理工艺，是保证获得具有较长使用寿命及经济合理性的重要环节。

为了合理选用模具材料，首先应对模具在挤压过程中的工作情况及所要求的性能进行分析。

一、模具在挤压过程中承受的应力1.承受大的挤压力：金属在冷挤压时的变形抗力是很大的，如挤压低碳钢(σb=400(兆帕)反挤压的单位挤压力可达2000～3000(兆帕)，当润滑和表面处理不当时，其单位挤压力甚至高达3000～3500(兆帕)，这个数值已超过了一般模具钢的弹性极限，有可能使模具在挤压过程中产生微量的塑性变形，而使挤压件尺寸精度较差，严重时将发生模具的破损。

2.因偏心负荷而引起的弯曲应力：因毛坯两端不平，毛坯与凹模间隙大，模具加工及装配的同轴度偏差过大等原因，都会引起凸模承受较大的偏心弯曲应力，而导致模具早期折断。

3.连续作用的冲击力：机械式的冷挤压机，实际上是以连续的冲击式施加负荷于模具上。

近年来，虽然广泛采用了液压缓冲装置，但仍不可能完全消除这种冲击负荷。

对于高硬度(HRC≥60)的模具，当存在某些表面和内部缺陷时，会引起应力集中而过早脆裂。

4.模具表面磨损：模腔内的金属在强大外力作用下，产生塑性流动时，会引起模具表面的磨损。

当模具表面存在贫碳、软点、组织不均匀等缺陷时，会加速模具的磨损产生模具表面早期破坏。

5.模具温度升高而加速模具的磨损：由于金属的变形与摩擦原因而产生的热，在连续生产过程中，会使模具的温度逐步上升：可能达到200℃甚至更高，对于一些模具材料，会产生回火作用，而降低模具的性能。

二、冷挤压工艺对模具材料的要求综合前述的冷挤压模具在工作过程中所承受的负荷情况，模具材料应能满足以下几方面的基本要求。

冷挤压模具工作零件常用材料

冷挤压模具工作零件常用材料
1.有色金属材料
有色金属材料是冷挤压模具工作零件中常用的材料，具有良好的导热性和导电性，适用于冷挤压加工高温材料。

常用的有色金属材料有：（1）铜合金：铜合金具有良好的塑性和导热性，耐磨性能好，适合用于制作冷挤压模具的工作零件。

（2）铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的导热性，重量轻，适用于制作冷挤压模具的零件。

常用的铝合金有铝铜合金、铝镁合金等。

2.钢材
钢材是冷挤压模具工作零件中最常用的材料，具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，适用于冷挤压加工不锈钢、碳钢等高强度材料。

常用的钢材有：
（1）工具钢：工具钢具有较高的硬度和耐磨性，适合用于制作冷挤压模具的工作零件。

常用的工具钢有Cr12MoV、Cr12等。

（2）高速钢：高速钢具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制作冷挤压模具的切削零件。

常用的高速钢有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

3.硬质合金
硬质合金是一种具有高硬度、耐磨性和耐热性的材料，适用于制作冷挤压模具的工作零件，特别是冷挤压模具的切削零件。

常用的硬质合金有WC-Co、WC-Ni等。

总结起来，冷挤压模具工作零件常用的材料包括有色金属材料、钢材和硬质合金。

根据具体的工件材料、工艺要求和模具结构设计等因素，选择适合的材料可以提高模具的使用寿命和工艺稳定性，保证产品质量。