模具钢的选择和使用,一直是模具制造业的一个老大难问题,因为营销因素多,彼此关系复杂。
在模具及其零件的设计、制造过程中,选择何种原材料是至关重要的,材料是产品的基础。模具设计时,如果材料不确定,就无法安排制造、装配的加工路线和加工工艺方法,也就无法估算成本。影响着模具产品的功能适用性、耐用度、可靠性。选用模具钢是设计师的责职。在选择模具钢时,听取材料工程师、工艺师(尤其是里工程师)、材料供应商的意见和建议是有益的。有时三方面需要共同工作,商讨选材影响因素的利弊得失,择优而选定。
对模具钢的了解、熟悉、掌握和使用,最重要的是使用。不会使用说明没有真正掌握。使用包括两个方面:意识用于何处,某种模具钢制作何种模具零件最好:同样,哪一种模具零件在某种条件下,选择何种模具钢制作最佳:二是如何进行加工制造,使材料和零件性能发挥到极致。
上述要求体现在模具钢的的使用性能和工艺性能两种方面。
模具零件品种繁多,性能要求各异,归纳起来,大致有如下几点
性 能 | 冷作模具钢 | 热作模具钢 | 塑料模具钢 |
耐磨性 | ● | ● | ● |
强度 | ● | ● | ● |
韧度 | 〇 | ● | 〇 |
硬度 | ● | 〇 | 〇 |
耐蚀性 | 〇 | ● | |
热稳定性 | 〇 | ● | ● |
抗热疲劳龟裂 | ● | ||
抗氧化性 | ● | ||
组织均应性和向同性 | ● | ● | ● |
尺寸稳定性(零件精度保持性) | ● | ● | ● |
抗粘着(咬合)性、擦伤性 | ● | 〇 | 〇 |
热传导性 | 〇 | 〇 | ● |
工艺性能 | |||
可加工性(冷、热加工成形性) | ● | ● | ● |
镜面性、蚀刻性 | ● | ||
淬透性 | ● | ● | ● |
淬硬性 | ● | 〇 | 〇 |
焊接性 | 〇 | ||
电加工性(包括线切割) | 〇 | 〇 |
注:1.模具钢的良好性是通过正确、良好的热处理获得。
2. ●表示主要要求,〇表示次要,空白为可以不作要求。
上表是按冷作、热作、塑料三类模具对性能要求的概括性示意,对于具体零件而言,如虽然耐磨性都是主要性能要求,但其高耐磨的要求程度和磨损的性质特征不同零件有所不同。模具工作时受温度的影响,如热作模具、塑料模具和某些热作模具,在这种情况下,其力学性能如强度、硬度、韧度、疲劳等都含有高温理学性能要求,所谓可加工性,这里也是广义的,所以也可称制造性、生产性。包括模具制造过程中所有的制造工艺性。如冷、热塑性变形成形性、可加工性、抛光性、蚀刻性、铸造性和焊接性等。如铸钢模具零件,铸造性事最重要的:切削加工成形的,则加工性事主要的。
热处理工艺性对模具零件而言,是一项极为重要的工艺性能要求,因为几乎所有的模具重要零件,都需经热处理改善性能。
但是如果采用钢厂已处理过的预硬化钢或非调质钢,制造过程中根本没有热处理工序,那么热处理公益性就不必考虑了。如最终要渗氮等表面强化处理,则又另当别论。
热处理工艺性包括的内容很多,如淬透性、淬硬性、回火稳定性、热处理变形倾向性、渗氮、渗碳等化学热处理的接受能力,氧化脱碳、开裂敏感性等等。
应该注意的是,模具钢的这些性能的判断是通过有条件的、标准的实验方法获得的,他与具体零件的实际服役条件和性能要求还有一定距离。零件对这些性能的要求,不经由主次和程度高低的不同,而且有些性能彼此之间还是矛盾的,如硬度越高,则强度和耐磨性在一定条件下也越高,可是韧性就下降了。如果零件既要求高的耐磨性又因受到冲击要求高的韧性,则需要在某一方面做出牺牲,找出一个兼顾的平衡点。
塑料模具钢今年来发展迅速,新材料日新月异,在选择和使用方面,不想冷作、热作模具那样成熟,之后的文章将做详细介绍。
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