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模具钢工艺性能

模具钢主要用于制造冷冲模、热锻模、压铸模等钢材。模具是机械制造、无线电仪器、电机、电器等工业部门制造零件的主要加工工具,模具的质量直接影响到压力加工工艺的质量、产品的精度输出和生产成本,而模具的质量和使用寿命除了受模具材料和热处理工艺的影响之外,还受合理的结构设计和加工精度的影响。

 

在模具生产成本之中,材料成本一般占10%~20%,而机械加工、热处理、装配和管理成本占80%超过。因此,模具材料的工艺性能是影响模具生产成本和制造难度的主要因素之一。

 

可加工性
--热加工性能,指热塑性塑料、加工温度范围等;冷加工性能,指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能。

冷作模具钢多为过共析钢和莱氏体钢,热作和冷作性能不太好,必须严格控制热作和冷作工艺参数,避免产生缺陷和废品。另一方面,通过提高钢的纯度,降低有害杂质含量,改善钢的结构,可以提高钢的冷热加工性能,降低模具的生产成本。

为了提高模具钢的冷加工性能,自20世纪30年代以后,模具钢中添加了碳的s、Pb、CA、TE等易切削元素或石墨化元素,并研制出各种易切削模具钢,进一步提高了模具钢的切削性能和磨削性能,降低刀具磨料消耗,降低成本。

 

淬透性和淬透性

淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火后的原始组织状态;淬透性主要取决于钢中的碳含量。对于大多数冷作模具钢,淬透性往往是主要因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢,模具尺寸一般较大,特别是对于大型模具的制造,淬透性更为重要。此外,对于各种形状复杂、易产生热处理变形的模具,为了减少淬火变形,往往尽量使用风冷、油冷或盐浴冷却等冷却能力较弱的淬火介质。为了获得所需的硬度和硬化层深度,必须使用具有较好硬化性的模具钢。

 

淬火温度和热处理变形

为便于生产,要求模具钢的淬火温度范围尽可能扩大,特别是模具局部火焰加热淬火时,由于温度难以精确测量和控制,模具钢要求淬火温度范围更宽。

在热处理过程之中,特别是在淬火过程之中,模具应产生体积变化、形状翘曲、变形等,为保证模具质量,要求模具钢的热处理变形小,特别是形状复杂的精密模具,淬火之后修复困难,对热处理变形程度要求更高,应选用微变形模具钢制造。
氧化脱碳敏感性 在加热过程之中,如果发生氧化和脱碳,则模具钢的硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命都会降低,因此,模具钢的氧化和脱碳敏感性要求良好。高钼模具钢因其具有较强的氧化脱碳敏感性,需要进行真空热处理、可控气氛热处理和盐浴热处理等特殊热处理。

 

其它因素

在选择模具钢时,除考虑使用性能和工艺性能之外,还必须考虑模具钢的通用性和钢材价格。一般模具钢用量不大。为便于材料的制备,应尽量考虑钢材的通用性,尽量采用批量生产的通用模具钢,便于采购、制备和材料管理。此外,还要综合考虑模具的制造成本、工件的生产批次以及分配到每个工件之上的模具成本,进行综合经济分析。从技术经济方面综合分析,最终选择合理的模具材料。

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