冲压模具材料的要求及选用
冲压模具材料的种类及特性

冲压模具材料的种类及特性
冲压模具是制作金属零部件的重要工具之一,它承受着巨大的压力和冲击力。
因此,选择合适的材料来制造冲压模具对于保证其使用寿命和使用效果至关重要。
1.工具钢
工具钢(Tool Steel)是一种常用的冲压模具材料,其特点是具有较高的硬度、韧性和耐磨性。
常见的工具钢有Cr12MoV、Cr12、CrWMn等,它们具有良好的切削性能和耐磨性,适用于制作剪切模和冲裁模。
2.高速钢
高速钢(High Speed Steel)属于具有高硬度和高耐磨性的合金钢,适用于制作冲压模具中的剪切刃。
高速钢具有优良的热硬性,能够在高温下保持较高的硬度,因此适用于制作高速剪切模。
3.硬质合金
硬质合金(Cemented Carbide)是一种由碳化物和金属粉末烧结而成的材料,常用的成分为钨碳化物(WC)和钼碳化物(Mo2C)。
硬质合金具有极高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性,适用于制作冲击和压力较大的模具,如冲头和冲模。
4.粉末冶金材料
粉末冶金材料(Powder Metallurgy Material)是由金属粉末冶炼和压制制造而成的材料,具有较高的硬度、韧性和耐磨性。
由于制造的过程可以控制材料的孔隙率和颗粒大小,粉末冶金材料能够在模具中形成复杂的形状和结构,适用于制作复杂的冲压模具。
5.硬质合成材料
不同的冲压模具材料各有特点和适用范围。
在选择材料时,需要根据冲压件的形状、尺寸和使用环境等因素综合考虑。
同时,还需要结合实际工艺要求和经济效益进行综合评估,选择最合适的材料来制造冲压模具。
冲压模具设计面试题

冲压模具设计面试题一、引言冲压模具设计是制造业中非常重要的工作岗位,决定了冲压工艺的顺利进行和产品质量的稳定性。
本文将围绕冲压模具设计展开讨论,介绍冲压模具设计面试题,帮助应聘者更好地准备面试。
二、材料选用1. 冲击载荷较大的工件应选用什么材料?对于冲击载荷较大的工件,应选用高强度材料。
常见的选材包括工具钢、合金钢等,因其具有较高的硬度和韧性,能够承受冲击负荷,延长模具的使用寿命。
2. 冲压不锈钢材料时,应如何选择模具材料?冲压不锈钢材料时,应选用耐磨性好、热硬性佳的模具材料。
常见的模具材料有硬质合金、精细晶粒硬质合金等,可有效抵抗不锈钢的磨损和应变。
三、结构设计1. 冲压模具的基本结构有哪些要素?冲压模具的基本结构包括模具座、上模、下模、导向装置、顶杆和顶针等要素。
其中,模具座用于安装上下模和配合导向装置,上模和下模是冲压工件的外形成形部分,导向装置用于保证模具的准确导向,顶杆和顶针用于控制冲压动作。
2. 如何设计模具的导向装置?设计模具的导向装置时,应考虑工件的形状和尺寸,选择合适的导向方式。
常见的导向方式有滑动导向、滚动导向和挤压导向等。
导向装置应具备良好的刚性和耐磨性,确保模具的准确导向。
四、加工工艺1. 冲压过程中,如何控制冲压速度?控制冲压速度可以通过选用合适的液压油缸和调整油液流量来实现。
应根据工件的材料性质和成形要求,选择合适的液压缸和控制系统,并通过调整油液流量来控制冲压速度,确保成形质量。
2. 如何避免冲压过程中产生的裂纹?避免冲压过程中产生裂纹可以从材料的选用和成形工艺两个方面考虑。
首先,应选用具有良好韧性和延展性的材料,减少裂纹的产生。
其次,在成形工艺中,要合理控制冲压速度和冲击力,避免冲压过程中材料的过度拉伸和应变。
五、模具维护1. 冲压模具在使用中需要注意哪些维护事项?冲压模具在使用中需要定期进行维护,保持其正常运行。
具体维护事项包括润滑模具表面、清除模具上的油污和杂质、检查模具螺纹和配合表面的磨损情况、定期检查模具的紧固件等。
冲压工艺及模具设计知识要点

冲压工艺及模具设计知识要点冲压工艺及模具设计知识要点冲压工艺是制造业中广泛应用的一种金属成形加工方式,它通过在金属材料表面施加压力,使其塑性变形,以达到所需的工艺和形状。
在冲压工艺中,模具的设计和制造是至关重要的一环。
因此,掌握冲压工艺及模具设计知识要点,对于提高冲压制造技术水平、提高产品质量和降低成本具有重要意义。
下面,将结合实际生产实践,总结一些关于冲压工艺及模具设计的知识要点。
一、冲压工艺的基本要素1.材料选择:冲压材料必须具备良好的塑性变形能力、疲劳寿命和均匀性,同时要满足在特定条件下的强度、硬度和耐磨性等要求。
2.模具设计:模具的设计必须充分考虑冲压材料的变形特性和受力条件,以及零件的加工要求和成本控制等因素。
模具的各个组成部分必须协调配合,且具备高精度、高刚度和耐用性等特点。
此外,模具的加工和装配需要注意细节化管理和工艺标准化。
3.加工工艺:冲压工艺过程需要严格控制各个工艺环节,特别是在模具定位、定量进料、开裂垫片等关键环节,需要特别加以关注。
此外,对于一些复杂形状或外观有要求的零件,可以考虑采用多道冲压或辅助模具等方式进行加工。
二、模具设计的基本原则1.要具备较好的适应性:模具应根据零件的形状、尺寸和材料特性等因素,合理选用模具结构类型和尺寸规格,以满足生产要求。
2.要具有高精度和稳定性:模具必须具备高精度、高刚性和高耐用性,以确保在大量生产过程中,始终保持稳定的加工质量。
3.要考虑冲压力分布均匀性:在模具设计时应充分考虑冲压时的力分布状况,特别是在切断底部的操作中,需要合理安排模具结构,使冲头的力能够均匀作用在零件的各个角落,避免切口不整齐等质量问题。
4.要注意保障安全性:模具设计时必须考虑操作安全和保护措施的设置,以避免操作工程师在工作中出现安全事故和模具损坏情况,同时还需要考虑环境保护和资源利用等问题。
三、模具加工工艺模具加工工艺是冲压工艺中的重要环节之一,是对模具设计的实际落地。
冷冲模具的制造要求及制造过程

冷冲模具的制造要求及制造过程冷冲模具是一种专门用于冷冲加工的模具,广泛应用于汽车制造、家电制造、轻工制造等众多领域。
其制造要求较高,制造过程也相对复杂。
下面将详细介绍冷冲模具的制造要求及制造过程。
一、冷冲模具的制造要求1.材料选用冷冲模具通常使用优质合金工具钢作为原材料,例如国内常用的Cr12MoV、Cr12、Cr8等。
这些合金工具钢具有硬度高、耐磨损、韧性好等优点,适合用于制作冷冲模具。
2.设计精度3.耐磨性冷冲模具通常需要经过大量的工件冲压,因此对模具的耐磨性要求较高。
在材料选择上要考虑到模具表面的硬度和耐磨性。
4.附加细节冷冲模具通常需要考虑到一些附加细节,比如模具的冷却系统、定位销、导向套等,以提高模具的使用寿命和加工精度。
5.热处理要求对于冷冲模具,常用的热处理工艺包括淬火、回火、表面氮化等,以提高模具的硬度和韧性。
6.检测要求冷冲模具在制造完成后需要进行一系列的检测,包括尺寸测量、硬度测试、金相组织分析等,以确保模具的质量。
二、冷冲模具的制造过程1.设计根据产品的要求和加工工艺,设计出冷冲模具的三维CAD模型。
设计包括模具的几何形状、尺寸、材料选择、结构设计等。
2.加工根据设计图纸,进行模具的粗加工和精加工。
粗加工主要包括铣削、车削等,精加工主要包括线切割、电火花加工等。
3.组装将加工好的各个零部件进行组装,包括模具的上模、下模、导向套、定位销等。
组装的过程需严格按照设计要求进行。
4.调试对组装完成的冷冲模具进行调试,包括模具的开合顺畅性、寸尺精度、冷却效果等方面的测试和调整。
5.试验通过对冷冲模具进行加工试验,测试模具的加工性能和使用寿命。
根据试验结果对模具进行进一步的调整和改进。
6.交付经过试验调整后,将冷冲模具交付给客户使用。
同时提供相关的使用说明和维护方法,以延长模具的使用寿命。
总之,冷冲模具的制造要求高,制造过程复杂,需要设计、加工、组装、调试、试验等多个环节的协同工作。
只有严格按照规范要求进行制造,才能保证模具的质量和使用效果。
冲压工艺技术要求

冲压工艺技术要求一、冲压工艺参数控制:1.上冲臂和下冲臂的长度应适当,以保证冲裁件在冲裁过程中的稳定性。
2.冲裁速度应适当,既要保证冲裁质量和工艺要求,又要考虑生产效率。
3.冲裁时的液压系统应保持稳定,并且能够方便地进行调整。
二、模具设计与制造:1.冲压模具应具备足够的强度和刚度,能够承受冲压过程中产生的冲击负荷,并保持高精度。
2.冲压模具的导向系统应设置合理,以确保冲裁件的准确位置和尺寸。
3.冲压模具应具备良好的冷却系统,以防止模具过热。
三、冲压材料选择:1.冲压材料应具备良好的塑性变形能力和可靠的强度。
2.冲压材料应有足够的导热性,以便迅速排出冲裁过程中产生的热量。
四、冲压质量控制:1.冲裁件的尺寸公差应在允许范围内,并且保证其功能和装配的要求。
2.冲裁件的表面质量应达到要求,不得有明显的划痕、氧化等缺陷。
3.冲裁件的强度和硬度应符合设计要求,并通过必要的检验手段进行检测。
五、冲压设备维护与保养:1.冲压设备的润滑系统应良好运行,以保证设备的正常运转和寿命。
2.冲压设备的气动系统应经常检查,以确保气动元件的正常工作。
3.冲压设备的电气系统应保持良好的绝缘,以避免电气故障。
六、人员技术要求:1.冲压工艺技术人员应具备良好的技术素养和操作技能,能够准确理解和执行工艺要求。
2.冲压工艺技术人员应经常进行培训和学习,掌握新的冲压技术和设备。
总之,冲压工艺技术要求的目的是为了保证冲压件的质量、尺寸和功能要求,并提高生产效率和设备寿命。
只有按照冲压工艺技术要求进行操作和管理,才能保证冲压加工的顺利进行。
冲压模具材料、螺钉、销钉、加工精度的选用

表 1 冲模部件的资料和热办理硬度部件名称资料热办理硬度 HRC 凸模凹模t≤ 3mm ,形状简单T10A、 9Mn2V 58~60 60~62 t≤ 3mm ,形状复杂CrWMn 、 Cr12、Cr12MoV 、 Cr6WV 58~60 60~62 T>3mm ,Cr6WV、 CrWMn 、 9CrSi 54~56 56~58 冲裁高强度资料冲裁65Cr4W3Mo2VNb(65Nb) 56~58 58~60模的硅钢板冲裁Cr12MoV 、Cr4W2MoV 、 CT35 60~62 61~63凸模、CT33、 TLMW50、 YG15、 YG20 66~68 66~68 凹模、特大量量CT35、 CT33、 TLMW50、YG15、 YG20 66~68 66~68 凸凹( t≤ 2mm )模修长凸模T10A、CrWV、9Mn2V 、 Cr12、 Cr12MoV 56~60,尾部回火 40~50 及其精细冲裁Cr12MoV 、 W18Cr4V 58~60 62~64 镶块大型模镶块T10A、 9Mn2V 、 Cr12MoV、58~60 60~62加热冲裁3Cr2W8、 5CrNrMo 、 6Cr4Mo 、48~52 3Ni2WV(GG-2)棒料高速剪切6CrW2Si 55~58 上、下模板HT400、ZG310-570、Q235、 45 ( 45)调质 28~32模柄一般Q23542~48 浮动45导柱、导套滑动20 ( 20)渗碳淬火 56~62 转动GCr15 62~66固定板、卸料板、推件板、45 42~48顶板、侧压板、始用挡块承料板Q235导料板Q235、 45 ( 45)调质 28~32 一般45 42~48垫板T7A、9Mn2V 52~55重载CrWMn 、 Cr6WV、 Cr12MoV 60~62顶杆、推杆、一般45 42~48 拉杆重载CrWMn 、 Cr6WV 56~60挡料销、导料销45 42~48 导正销T10A 50~549Mn2V 、 Cr12 52~56 侧刃T10A、 Cr6WV 58~609Mn2V 、 Cr12 58~62 废料切刀T8A、 T10A、 9Mn2V 58~60侧刃挡块45 42~48 T8A、 T10A、 9Mn2V 58~60斜楔、滑块、导向块T8A、T10A、 CrWMn 、Cr6WV、58~62 限位块45 42~48 锤面压圈、凸球面垫块45 42~48支承块Q235钢球保持圈H62弹簧、簧片65Mn 、 60Si2MnA 42~48 扭簧65Mn 44~50销钉45 42~48 T7A 50~55螺钉、鞋料螺钉45 35~40螺母、垫圈、压圈Q235表 2冲压模部件的加工精度及其互相配合配合部件尺寸精度及配合配合部件名称精度及配合导柱与下模座H7/r6 固定挡料销与凹模H7/n6 或 H7/m6 导套与上模座H7/r6 活动挡料销与卸料板H9/h8 或 H9/h9导柱与导套H6/ h5 或 H7/h6 、H7/f7 圆柱销与凸模固定H7/n6 板、上、下模座等模柄(带法兰盘)螺钉与螺杆孔~1mm( 单边 )H8/h8、 H9/h9 卸料板与凸模或凸凹与上模座~0.5mm( 单边 )模凸模(凹模)与上、H7/h6 顶件板与凹模~0.5mm( 单边 )下模座(镶入式)推杆(打杆)与模柄~1mm( 单边 )凸模与凸模固定板H7/m6 、 H7/k6 销售(顶销)与凸模~0.5mm( 单边 ) 固定板表 3冲模部件的表面粗拙度表面粗拙度表面粗拙度使用范围使用范围Ra/umRa/um1)内孔表面——在非热办理抛光的成型面及平面部件上的配适用2)底板平面1)压弯、拉深、成形的凸模和1)不磨加工的支承,定位和凹模工作表面紧固表面(用于非热办理零2)圆柱表面和平面的刃口件)3)滑动和精准导向的表面2)底板平面1)成形的凸模和凹模刃口~ 不与冲制件及冲模部件接触2)凸模凹模镶块的接合面的表面3)过盈配合和过渡配合的表面(用于热办理部件)4)支承定位和紧固表面(用25 粗拙的不重要的表面于热办理部件)5)磨加工的基准平面6)要求正确的工艺基准表面冲模用螺钉的采纳原则在模具设计中,采纳螺钉时应注意以下几个方面。
冲压模具材料的选用原则

冲压模具材料的选用原则字体大小:大| 中| 小2007-05-11 10:52 - 阅读:71 - 评论:0冲压模具材料的选用原则在冲压模具中,使用了各种金属材料和非金属材料,主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、低熔点合金、锌基合金、铝青铜、合成树脂、聚氨脂橡胶、塑料、层压桦木板等。
制造模具的材料,要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形(或少变形)及淬火时不易开裂等性能。
合理选取模具材料及实施正确的热处理工艺是保证模具寿命的关键。
对用途不同的模具,应根据其工作状态、受力条件及被加工材料的性能、生产批量及生产率等因素综合考虑,并对上述要求的各项性能有所侧重,然后作出对钢种及热处理工艺的相应选择。
1. 生产批量当冲压件的生产批量很大时,模具的工作零件凸模和凹模的材料应选取质量高、耐磨性好的模具钢。
对于模具的其它工艺结构部分和辅助结构部分的零件材料,也要相应地提高。
在批量不大时,应适当放宽对材料性能的要求,以降低成本。
2. 被冲压材料的,性能、模具零件的使用条件当被冲压加工的材料较硬或变形抗力较大时,冲模的凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料。
拉深不锈钢时,可采用铝青铜凹模,因为它具有较好的抗粘着性。
而导柱导套则要求耐磨和较好的韧性,故多采用低碳钢表面渗碳淬火。
又如,碳素工具钢的主要不足是淬透性差,在冲模零件断面尺寸较大时,淬火后其中心硬度仍然较低,但是,在行程次数很大的压床上工作时,由于它的耐冲击性好反而成为优点。
对于固定板、卸料板类零件,不但要有足够的强度,而且要求在工作过程中变形小。
另外,还可以采用冷处理和深冷处理、真空处理和表面强化的方法提高模具零件的性能。
对于凸、凹模工作条件较差的冷挤压模,应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合机械性能较好的模具钢,同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。
3. 材料性能应考虑材料的冷热加工性能和工厂现有条件。
4. 降低生产成本注意采用微变形模具钢,以减少机加工费用。
冲压模常用材料与热处理

冲压模常用材料与热处理冲压模是冲压工艺中常用的工具,它的材料选择和热处理对于模具的性能和寿命有着重要影响。
本文将从常用材料和热处理两个方面来探讨冲压模的相关知识。
一、常用材料1. 高速钢(HSS)高速钢是一种具有优异耐磨性和高硬度的钢材,常用于制作冲头和工作部位较小的冲压模。
其主要成分为碳(C)、钼(Mo)、钴(Co)等,能够在高温下保持较高的硬度和韧性。
2. 高碳合金工具钢高碳合金工具钢具有较高的强度和硬度,适用于制作大型冲压模和工作部位较大的冲头。
该材料的主要成分为碳(C)、铬(Cr)、钼(Mo)等,能够在高温和高应力下保持稳定的性能。
3. 铸铁铸铁是一种经济实用的冲压模材料,具有良好的耐磨性和切削性能。
常用的铸铁有灰铁、球墨铸铁等,其选择取决于模具的具体使用条件和要求。
4. 高硬度合金钢高硬度合金钢具有极高的硬度和抗磨性,适用于制作对摩擦和磨损要求较高的冲头。
该材料的主要成分为碳(C)、钼(Mo)、钨(W)等,能够在高应力和高温下保持较高的硬度和强度。
二、热处理热处理是冲压模制造过程中不可或缺的一步,通过调整模具材料的组织和性能,提高模具的硬度、强度和耐磨性,延长模具的使用寿命。
常用的热处理方法包括淬火、回火和表面处理等。
1. 淬火淬火是指将模具加热到临界温度,然后迅速冷却至室温,以使模具材料的组织发生相变,获得高硬度和高强度。
淬火后的模具具有较高的耐磨性和切削性能,适用于冲压模的工作部位。
2. 回火回火是指将淬火后的模具加热至一定温度,保持一定时间后冷却,以降低模具的硬度,提高其韧性和抗冲击性。
回火后的模具具有较好的韧性和强度,能够抵抗冲击和振动的作用。
3. 表面处理表面处理是通过改变模具表面的化学成分和物理性质,提高模具的耐磨性和抗疲劳性。
常用的表面处理方法包括氮化、渗碳、镀铬等,能够形成一层硬度较高的保护层,延长模具的使用寿命。
总结:冲压模的材料选择和热处理对于模具的性能和寿命具有重要影响。
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冲压模具材料的要求及选用冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷,甚至在较高的温度下工作(如冷挤压),工作条件复杂,易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。
因此,对模具工作零件材料的要求比普通零件高。
由于各类冲压模具的工作条件不同,所以对模具工作零件材料的要求也有所差异。
1.冲裁模材料的要求对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度,而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外,为防止模具断裂或崩刃还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。
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、一定的强韧性以及较好的切削加工性能,而且热处理时变形要小。
3.冷挤压模材料的要求要求模具工作零件有高的强度和硬度、高耐磨性,为避免冲击折断,还要求有一定的韧性。
由于挤压时会产生较大的升温,所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性11.2.2 冲压模具材料的种类及特性制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。
目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
1.碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。
但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。
2.低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。
与碳素工具钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。
用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
3.高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代号D2),它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。
但碳化物偏析严重,必须进行反复镦拔(轴向镦、径向拔)改锻,以降低碳化物的不均匀性,提高使用性能。
4.高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等,它们的含铬量较低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,具有良好的淬透性和尺寸稳定性。
与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比,性能有所改善。
5.高速钢高速钢具有模具钢中最高的硬度、耐磨性和抗压强度,承载能力很高。
模具中常用的有W18Cr4V(代号8-4-1)和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2(代号6-5-4-2,美国牌号为M2)以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢6W6Mo5Cr4V(代号6W6或称低碳M2)。
高速钢也需要改锻,以改善其碳化物分布。
6.基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素,适当增减含碳量,以改善钢的性能。
这样的钢种统称基体钢。
它们不仅有高速钢的特点,具有一定的耐磨性和硬度,而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢,为高强韧性冷作模具钢,材料成本却比高速钢低。
模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代号LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代号012AL)等。
7.硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性差。
用作模具的硬质合金是钨钴类,对冲击性小而耐磨性要求高的模具,可选用含钴量较低的硬质合金。
对冲击性大的模具,可选用含钴量较高的硬质合金。
钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末(如铬、钼、钨、钒等)做粘合剂,以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。
钢结硬质合金的基体是钢,克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点,可以切削、焊接、锻造和热处理。
钢结硬质合金含有大量的碳化物,虽然硬度和耐磨性低于硬质合金,但仍高于其它钢种,经淬火、回火后硬度可达68 ~ 73HRC。
11.2.3 冲压模具材料的选用及热处理要求一. 冲裁模具材料的选用及热处理要求选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量,若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料;还应考虑被冲工件的材质,不同材质适用的模具材料亦有所不同。
对于冲裁模具,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度,两者的硬度越高,碳化物的数量越多,则耐磨性越好。
常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为碳素工具钢合金工具钢—基体钢—高碳高铬钢—高速钢—钢结硬质合金—硬质合金。
此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响。
1、传统模具用钢长期以来,国内薄板冲裁模用钢为T10A 、CrWMn、9Mn2V、Cr12 和Cr12MoV 等。
其中T10A为碳素工具钢,有一定强度和韧性。
但耐磨性不高,淬火容易变形及开裂,淬透性差,只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。
T10A 碳素工具钢的热处理工艺为:760~810 ℃水或油淬,160~180 ℃回火,硬度59~62HRC 。
CrWMn、9Mn2V 是高碳低合金钢种,淬火操作简便,淬透性优于碳素工具钢,变形易控制。
但耐磨性和韧性仍较低,应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具。
CrWMn 钢的热处理工艺为:淬火温度820~840℃油冷,回火温度200 ℃,硬度60~62HRC。
9Mn2V 钢的热处理工艺为:淬火温度780~820 ℃油冷,回火温度150~200 ℃,空冷,硬度60~62HRC 。
注意回火温度在200~300℃范围有回火脆性和显著体积膨胀,应予避开。
Cr12和Cr12MoV 为高碳高铬钢,耐磨性较高,淬火时变形很小,淬透性好,可用于大批量生产的模具,如硅钢片冲裁模。
但该类钢种存在碳化物不均匀性,易产生碳化物偏析,冲裁时容易出现崩刃或断裂。
其中,Cr12 含碳量较高,碳化物分布不均比Cr12MoV 严重,脆性更大一些。
Cr12 型钢的热处理工艺选择取决于模具的使用要求,当模具要求比较小的变形和一定韧性时,可采用低温淬火、回火(Cr12为950~980℃淬火,150~200℃回火;Cr12MoV为1020~1050℃淬火,180~200℃回火)。
若要提高模具的使用温度,改善其淬透性和红硬性,可采用高温淬火、回火(Cr12为1000~1100℃淬火,480~500 ℃回火;Cr12MoV为1110~1140℃淬火,500~520℃回火)。
高铬钢在275~375℃区域有回火脆性,应予避免。
2.常用模具新钢种为了弥补传统模具钢种性能的不足,国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具用钢:(1 )Cr12Mo1V1 (代号D2 )钢为仿美国ASTM 标准中的D2 钢引进的钢种,属Cr12 型钢。
由于D2 钢中 Mo 、V 含量增加,细化了晶粒,改善了碳化物的分布状况,因此D2 钢的强韧性(冲击韧度、抗弯强度、挠度)比Cr12MoV 钢有所提高,耐磨性和抗回火稳定性也比Cr12MoV 更高。
可用深冷处理,提高硬度并改善尺寸稳定性。
用D2 钢制作的冲裁模具寿命要高于Cr12MoV 钢模具。
D2 钢的锻造性能和热塑成形性比Cr12MoV 钢略差,机械加工性能和热处理工艺与Cr12 型钢相似。
(2 )Cr6WV 钢为高耐磨微变形高碳中铬钢,碳、铬含量均低于 Cr12 型钢,碳化物的分布状态较Cr12MoV 均匀,具有良好的淬透性。
热处理变形小,机械加工性能较好。
抗弯强度、冲击韧度优于 Cr12MoV ,只是耐磨性略低于Cr12 型钢。
用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模,其效果好于Cr12 型。
钢的常用热处理工艺为:淬火温度970 ~1 000℃,一般可热油或硝盐分级淬火冷却,尺寸不大的部件可采取空冷。
淬火后应立即回火,回火温度160~210 ~ ℃,硬度58 ~ 62HRC 。
(3)Cr4W2MoV 钢也是高耐磨微变形高碳中铬钢,替代Cr12 型钢而研制的钢种,碳化物均匀性好,耐性高于Cr12MoV ,适于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具,可用于硅钢片冲裁模。
Cr4W2MoV 钢的热处理工艺:要求强度、韧性较高时,采用低温淬火、低温回火工艺:淬火温度 960~980 ℃,回火温度280~320 ℃,硬度60~62HRC 。
要求热硬性和耐磨性较高时,采用高温淬火、高温回火工艺:淬火温度1020~1040 ℃,回火温度 50 0~540 ℃,硬度60~62HRC 。
(4 )7CrSiMnMoV( 代号CH-1) 钢为空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢,可以利用火焰进行局部淬火,淬硬模具刃口部分。
淬火温度( 800~1000 ℃),具有良好的淬透性和淬硬性(可达60 HRC 以上 ),强度和韧性较高,崩刃 后能补焊。
可代替CrWMn 、Cr12MoV 钢,制作形状复杂的冲裁模。
CH-1 钢的推荐热处理工艺:淬火温度900~920 ℃,油冷,190~200 ℃回火1~3 小时,硬度58~62 HRC 。
(5 )6CrNiSiMnMoV( 代号GD) 钢为高韧性低合金钢,淬透性好,空淬变形小,耐磨性较高。
其强韧性显著高于CrWMn 和Cr12MoV 钢,不易崩刃或断裂。
尤其适用于细长、薄片状凸模及大型、形状复杂、薄壁凸凹模。
GD 钢的推荐热处理工艺:淬火温度870~930 ℃(900 ℃最佳),盐浴炉加热(45s /m油冷或空冷、风冷,175~230 ℃回火2 小时,硬度58~62 HRC 。
由于空冷即可淬硬,也可采用火焰加热淬火。
(6 )9Cr6W3Mo2V2( 代号GM) 钢为高耐磨高强韧合金钢,各项工艺性能良好,其耐磨性、强韧性、工性能均优于Cr12 型钢,能够用于高速压力机冲压下的多工位级进模等精密模具,是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。
GM 钢的热处理工艺:淬火温度1080~1120 ℃,硬度64~66HRC 。
回火温度540~560 ℃,回火二次。
(7 )Cr8MoWV3Si ( 代号ER5) 钢属高耐磨高强韧合金钢,具有较好的电火花加工性能,强度、韧性、耐磨性都优于Cr12 型钢,适用于大型精密冲压模具。
用于硅钢片冲裁模,一次 刃 磨寿命为21 万次,总寿命高达360 万次,是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。
ER5钢的推荐热处理工艺:对高耐磨性、高强韧性的模具,采用1150 ℃淬火,520~530 ℃回火3 次;对重载服役条件下的模具,采用1120~1130 ℃淬火,550 ℃回火3 次。
3.硬质合金及钢结硬质合金 当工件的批量极大时,可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金或钢结硬质合金。