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冲压冲裁模具钢的选用与热处理工艺

时间:2018-07-06 14:22来源:德松官网 作者:德松模具钢
模具是机械加工和大量生产的前提条件,素有工业之母的称谓,其寿命高低、性能的好坏直接关系到产品质量和社会效益。为延长模具使用寿命、降低成本,就要合理选材与热处理加工。
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冲压生产中,凸、凹模具的刃口是冷冲裁模模具的主要工作部位,模具钢材料产生的弹性变形、塑性变形和分离过程与其息息相关。模具服役条件是提高模具寿命的先决条件,与模具材料和热处理工艺密不可分。因此,不管是模具生产者还是使用者都必须关心模具的使用条件,改善其使用过程中的各种条件。
磨损是冲裁模具常见的失效形式,模具的刃口由锋利到圆钝,会使得冲裁件产生毛刺,将影响产品的质量。因此对冲裁模具的主要性能要求是模具钢材具备较高的硬度和耐磨性,足够的抗压、抗弯强度和适当的韧性。
 
【一】模具钢材的选择
冷作冲压裁剪模具的钢料选用主要根据产品的形状和尺寸,以及被冲材料特性、工作载荷大小、失效形式、生产批量、模具成本等因素来综合决定。
■  碳素工具钢
对于小于一千件、尺寸小、形状简单、受载荷较轻的薄板冲模,一般选用碳素工具钢,因为碳素工具钢的含碳量在0.7%~1.3%范围内,价格便宜,加工性能好,常见的碳素工具钢有T7A钢T8A钢、T10A钢、T12A钢等。
■  低合金工具钢
对于中、小批量、形状较复杂、尺寸较大的冲裁模,常常选用低合金工具钢。因为低合金工具钢可显著降低淬火冷却速度,减少热应力和组织应力,减少淬火变形及开裂倾向,钢的淬透性也明显提高,淬火、低温回火后模具具有较高的韧性和耐磨性,模具的使用寿命大大提高。常用的制造模具的低合金钢有9Mn2V、9CrWMn、CrWMn、9SiCr、6CrNiMnSiMoV等。
■  高合金冷作模具钢
对于大批量、尺寸较大、形状复杂的模具,选用高合金冷作模具钢,即高耐磨性或者高强度高耐磨性高速钢冷作工具钢,如SKD12模具钢、Cr12MoV模具钢、SKD11模具钢DC53模具钢D2模具钢等。它们具有高强度、高硬度、高耐磨、热稳定性好、淬透好、抗压强度高及淬火变形小等优点。
■  高速钢
高速钢,它具有很高的硬度、抗压强度及耐磨性,适宜的场合是重载荷和高寿命。缺点是高速钢合金含量高,工艺性能差,脆性较大,价格昂贵。常见的高速钢有:M2高速钢SKH9高速钢ASP23高速钢
■  硬质合金
硬质合金是典型的粉末冶金材料,是用少量的粘结剂粉末与难熔高硬度碳化物的粉末混合后加压成形,再经烧结而成。高硬度、高抗压强度、高耐磨性、坚固耐用、使用寿命长、制品表面质量好是该类模具材料的特点,适于大批量生产。缺点是脆性大,抗弯强度和韧性较差,加工困难,不能锻造及热处理,成本较高。
 
【二】模具材料的热处理
● 碳素工具钢的热处理工艺
碳素工具钢的热处理工艺参照铁碳合金相图进行,热处理工艺简单。缺点是淬透性差,淬火温度范围窄,淬火后变形大,淬透性差,容易在淬火时开裂,较少用在尺寸精度要求高、承载力大、形状复杂的冷冲裁模具。                                                                    
● 低合金冷作模具钢的热处理工艺
高碳低合金冷作模具钢具有较高的淬透性、耐磨性、韧性和使用寿命。对于批量大、结构工艺复杂的该类模具材料的热处理工艺是低温回火加上中温盐浴淬火。
● 高合金冷作模具钢的热处理工艺
高合金冷作模具钢(如Cr12模具钢Cr12MoV模具钢等)属于莱氏体钢材料,含有许多共晶碳化物元素,由于原材料中多含带状或网状的组织成分,需要对毛坯进行反复锻造,在1200℃淬火后再进行球化退火。这种方法可以使钢的韧性提高,还能使其淬火组织得到一定细化。
● 高速钢的热处理工艺
由于高速钢属于莱氏体钢,具有较高的硬度、抗压强度及耐磨性,所以工业上常常采用低温淬火和回火提高其力学性能,回火后的组织为回火马氏体、合金碳化物和少量残留奥氏体。为了减少残留奥氏体量,宜进行多次回火予以消除残留奥氏体。
● 硬质合金的热处理工艺
由于硬质合金是采用粘接剂的粉末冶金,故不能采用锻造和热处理提高其工艺性能。
根据以上分析与我们平时工作和生产的经验可以看出影响冲裁模具使用寿命的重要因素是模具的工作条件、冲裁模的工作条件、失效形式、模具热处理工艺及模具材料的选择。所以,对冲裁模具失效形式进行分析,加之合理的选择模具钢材并制定热处理加工工艺,才能有效发挥出冲裁模具与模具钢料的各种优特性,从而进一步地提高模具的使用周期。

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