熱作模具鋼的評估及選用

 
樓主  收藏   舉報   帖子創建時間:  2009-12-24 10:18 回復：0 關注量：160
 

      隨著高效、高速、高強度、大噸位的機械化、自動化加工成形設備的發展以及熱鍛模、熱擠壓模、熱鐓模、壓鑄模等復雜工藝的廣泛應用，對模具的強度、沖擊韌度、紅硬性和耐磨性，提出了更高的要求。目前，采用一般的熱作模具鋼及普通的熱處理工藝已不能滿足生產的需求，尤其是沖擊韌度差易開裂、紅硬性低易塌陷，以及高濕時材料的耐磨性不高，導致模具使用壽命明顯降低，嚴重地影響先進的熱成形工藝的進一步發展。因而，改善和提高熱作模具鋼的強韌度和紅硬性等，延長模具的使用壽命，更顯得越來越重要和越來越緊迫。
      由多年來的資料統計數據表明，任何一種模具產品的費用比例分別是：模具材料費占35％，模具加供費（機械切削加工及熱處理加工）占50％，其中，前兩項費用是嚴重影響零件加工的生產成本，故應慎重選用合理的模具材料。
      模具材料的性能方面、材質優劣、使用合理與否等因素，對于模具的制造精度、合格品率、工作時的承載能力、壽命及成本，均有密切的關系。因此在設計和制造模具過程中，對于選材方面應綜合考慮模具的種類（具體使用的場合）、制作批量、制作材料和制件復雜程度等因素。而對于模具材料本身，則需考慮它的力學性能、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、熱變形、淬透性、機械加工性，以及材料價格和供貨情況等。
      目前，任何一種優質材料、新型的模具材料都難以滿足所有的性能要求，所以只能根據實際的使用條件，在滿足主要性能情況下來選擇最佳的模具材料。
      為了闡述具體問題，模具壽命的影響因素介紹如下：
      熱作模具鋼主要用于制造錘鍛模、壓力機鍛模、熱擠壓模和壓制模，他們的工作條件有很大差別。
      影響熱作模具工作條件的因素主要有：
      1.鍛壓設備的構造及特性 鍛錘（空氣錘、蒸汽錘、無砧座錘、高速錘等）
      在工作時產生巨大的沖擊功，使熾熱的毛坯在模具型腔內成形，因此，錘鍛模具是在高濕、高壓、高速沖擊載荷下工作。壓力機（曲柄機械壓力機、摩擦壓力機、油壓機、水壓機）的加載速度比鍛錘低的多，因此，壓力機模具承受的載荷近于靜載。
      2.毛坯材料的性質
      由于金屬材料不同，它們的熔點和鍛造加熱溫度差別很大，所以，模具的工作條件也各不相同。
      3.模具的潤滑及冷卻方式
      在金屬塑性成形時，采用適當的潤滑劑，可減少摩擦系數，使變形抗力下降，其降低的幅度通常為30％～40％，這有助于減輕模具的磨損及防止模具斷裂的危險性。同時，為防止模具溫度過高，熱作模具必須采用冷卻措施，生產實踐證明，正確而有效的冷卻對提高模具的使用壽命。
      4.模具的結構及制造質量
      模具的結構設計和型腔幾何形狀對金屬塑性成形壓力和模具壽命都有很大的影響，為提高模具壽命，通常采用各種形式的組合凹模。模具型腔的表面粗糙度對疲勞抗力和摩擦力也有很大的影響。
      5.模具合理使用
      熱作模具的使用與冷作模具有一個很大的區別，就是在使用之前，必需對模具進行必要的預熱。生產實踐證明該項工作是很重要的，如不注意模具的合理使用，就會大大降低模具的使用壽命。
      根據實際生產中的有關資料，目前已在各企業中常用熱作模具的應用情況，可歸納如表1所示。該表列出熱作模具常用的鋼號、主要特性、熱處理硬度及用途。

 

      總之，熱作模具使用壽命的重要因素是與模具材料的化學成分及其所決定的鋼的強度、韌度、耐磨性、熱穩定性等有關，同時與冶金質量也有很大關系。因此，為提高模具使用壽命，作為制造業，必須正確地設計模具結構、精確地制造模具零部件、合理的使用模具及其熱處理工藝，同時在該根據實際生產需要選擇高質量的合適鋼材，并選擇合理的熱處理工藝，才能充分發揮模具材料的各種性能，提高模具的使用壽命