浅论锁具钣金模具材料的选用
2017-09-02 02:20
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摘要:为适应现代工业的发展趋势,大型产品和小型化多功能
摘要:为适应现代工业的发展趋势,大型产品和小型化多功能产品的结构越来越复杂,对高性能材料的需求越来越迫切,相对于模具的设计也需要有相应的改进。锁具钣金模具的使用寿命主要受材料和热处理工艺的影响。分析模具材料性能、种类及特性,从而合理选择模具材料,提高锁具钣金模具寿命,降低成本。
关键词:锁具;板金;模具;材料
1 锁具钣金的设计要求
1.1 锁具钣金模具材料的使用性能 ①强度。强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。冷作锁具钣金模具的设计和使用,必须保证其具有足够的强度,以防止锁具钣金模具的变形、破裂和折断。高强度的获得,主要通过适当的热处理工艺。②硬度。锁具钣金模具零件硬度的高低,对锁具钣金模具的使用寿命影响很大,因此也是锁具钣金模具设计的重要指标。③韧性。韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性,是锁具钣金模具钢的一种重要性能指标。对韧性的具体要求,应根据锁具钣金模具的工作条件考虑。对冲击载荷较大,受偏心弯曲载荷或应力集中等的锁具钣金模具,都需要足够的韧性。④耐磨性。耐磨性除影响锁具钣金模具寿命外,还影响产品的尺寸精度和表面粗糙度。一般锁具钣金模具材料的硬度要求,应高于坯料硬度的30%~50%,锁具钣金模具材料的金相组织要求,为基体上分布着细小、弥散的细颗粒状碳化物的下贝氏体或回火马氏体。⑤抗疲劳性。抗疲劳力是反映材料在交变载荷作用下,抵抗疲劳破坏的性能指标。根据不同的应用场合,分为疲劳强度、疲劳裂纹萌生力、疲劳裂纹扩展抗力、小能量多冲抗力等。⑥热稳定性。热稳定性表示锁具钣金模具在使用过程中,工作部位因受热而保持组织和性能稳定的能力。对于高速冲裁或剧烈摩擦磨损的冷作锁具钣金模具,宜选择一些具有二次硬化能力的高合金钢。
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1.2 锁具钣金模具材料的工艺性能 ①锻造工艺性能。②切削加工工艺性能。③热处理工艺性能。热处理工艺的好坏,对锁具钣金模具质量有较大影响。一般要求热处理变形小,淬火温度范围宽,过热敏感性小,脱碳敏感性低,特别要有较大的淬硬性和淬透性。淬硬性,保证了锁具钣金模具的硬度和耐磨性;淬透性,保证了大尺寸模具的强韧性及断面性能的均匀性。
2 锁具钣金模具材料的种类及特性
2.1 碳素工具钢 碳素工具钢的含碳量在0.7%~1.3%范围内,价格便宜,原材料来源方便,加工性能好,热处理后可以得到高硬度和高耐磨性,用于制作尺寸不大、形状简单、受轻负荷的锁具钣金模具零件。T10A是最常用的钢材,是性能较好的代表性碳素工具钢,耐磨性也较高,经适当热处理可得到较高强度和一定韧性,合适制作要求耐磨性较高而承受冲击载荷较小的锁具钣金模具。T8A淬透性、韧性等均优于T10A,耐磨性也较高,适合制作小型拉伸、挤压模。
2.2 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。这样可以降低淬火冷却速度,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。用于制造锁具钣金模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代号GD)等。
2.3 高碳高铬冷作锁具钣金模具钢 高碳高铬冷作锁具钣金模具钢包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代号D2),具有高硬度、高强度、高耐磨性、易淬透、稳定性高、抗压强度高及淬火变形小等优点。高碳高铬钢经锻造后的毛坯硬度较高(大约在550HB左右),内应力较大,在室温下长期停留会发生开裂报废,为消除内应力,降低硬度,改善切削加工性能,必须进行退火处理。
2.4 高速钢 高速钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性,采用低温淬火、快速加热等工艺措施,可以有效地改善其韧性。因此,高速钢越来越多地应用于要求重载荷、高寿命的冷作锁具钣金模具。钨钼系高速钢,因其含碳化物分布较均匀,颗粒细小其抗弯强度与塑性、冲击韧性等都相对较高,而硬度与二次硬化能力都得以保持。