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D2、Cr12MoV等工模具钢的性能、工作条件与钢号选择
作者:上海聚晋实业有限公司     点击:2759     发布时间:2011-08-26

一、冷作模具钢Cr12MoV  Cr12Mo1V1(D2)工作条件和性能要求1、冷冲模:(1)落料、冲孔模:板材经冷冲后得到一定的形状。模具的刃口部分承受着冲击、摩擦和较大的弯曲力。随着工件形状的复杂程度、板材厚度及其硬度的增加,对模具所要求的性能亦相应提高。(2)修边模:与落料类似,用它修除工件上多余的材料,以获得所需要的规格尺寸。模具刃部同样承受着冲击。摩擦和弯曲力,对它所要求的性能亦与落料模类似。(3)冲头(图1-1):用来冲孔或落料,要求它具有一定的抗弯强度、抗压强度、韧性和耐磨性。对于小冲头而言,强度和韧性显得更为重要。(4)剪刀(图1-2):用它剪切不同厚度的板材和棒材,承受剪切和冲击力、并随被剪切材料厚度和硬度的增加而增加。2、拉丝模、压弯模:用拉丝模将棒材拉成丝;用压弯模将板材压成一定形状。这两种主要模具的正常报废主要是磨损,也有可能是模具本身结构和热处理不当而造成刃口剥落、压塌或折断失效等现象,导致模具过早的报废。3、冷挤压模:用它将材料在很高压应力下挤压一定形状,得到精确的尺寸和高的光洁度。如冷挤压冲头在工作时,其承受压应力高达200-250公斤力/mm3,因此要求具有足够高的抗压强度,以防镦粗变形。凹模承受很高的张(拉)应力,因此要求它具有足够高的抗拉强度。此外,在挤压时,模具还承受一定的冲击,故而要求模具具有相当好的韧性。4、冷墩模(图1-5):用它将棒材端部冷敦成一定形状。在冷镦时,变形量和冲击力较大,造成复杂应力,因此要求模具表面硬度高、耐磨性好;心部则具有较好的韧性。冷镦凹模工作部分常因强度不够及淬硬层浅而产生凹模或尺寸胀大,导致过早的报废。如韧性不够,则断裂。冷镦模凸模的工作部分常因淬硬层浅和硬度不够而产生凹陷及很快磨损,也因全部淬硬而在使用过程中从中间断裂。5、钢材选用实践证明,只有合理的选用模具钢材并进行一系列的加工和适当的热处理,才能大幅度增长模具的使用寿命,十分有效的提高其精度。对形状复杂、容易变形、截面较大、承受载荷较重的冷作模,宜选用高合金工具钢(Cr12MoVCr12Mo1V1(D2)等)制作。要求使用寿命较长的硅钢片冷冲模,无论承受轻载或重载,一般都选用Cr12、 Cr12MoVCr12Mo1V1(D2)钢制作。在选用钢材时,往往考虑到加工批量。加工批量小的或中等的,长选用碳素工具钢,而加工批量大的则宜选用高合金冷作模具钢,鉴于凸模与凹模的工作条件和性能要求存在差别,他们所选用的材料也可以考虑有所不同。譬如挤压钢件和硬铝时、凹模常选Cr12MoV钢二、热作模具钢工作条件和性能要求1、热锻模(图1-6):热锻模常按其不同高度,根据热锻模的工作条件,提出以下性能要求:(1)在高温下能保持高的强度和良好的冲击韧性;(2)优良的耐热疲劳性能;(3)高的耐磨性和一定的硬度;(4)高的的淬透性,以保证得到整体均匀的机械性能;(5)良好的导热性,以便将热量尽快传出;(6)良好的工艺性能和抗氧化能力。2、热锻模:采用热锻时,工件在民间中总停留时间较长,模具受热比热锻模多,模壁温度较高,使用过程中需进行冷却,因此要求热镦模具有较好的抗氧化性和耐热疲劳性能。3、热挤压模:一般将毛坯加热到热锻温度,是模具在较高温度下工作,同时承受很大的压力和严重磨损。因此,要求热挤压模具有良好的耐磨性、热硬性(红硬性)、耐热疲劳性。热挤压模的损坏形式主要是开裂,承受压力面塌陷和冲蚀等。如挤压铜、黄铜的钢件时,模孔因塌陷而引起的收缩;而挤压铝镁合金时,则模孔因冲蚀而引起扩大。对热挤压模的硬度有一定的要求,一般认为硬度高,可提高耐磨性,并具有较好的抗塌陷、抗冲蚀性能,但容易开裂;硬度低,可防止或减少开裂并改善耐热疲劳性,但抗塌陷和冲蚀性能较差。复杂形状的模具其硬度应比表列数值低HRC4-5为宜。4、温热挤压模(简称温挤压模):它将毛坯加热到比热加压低的某一适当温度进行挤压。由于金属被加热,因而毛坯变形抗力比冷挤时小,成形比冷寂容易,挤压所采用的压力机吨位也可减少;如果控制合适,模具寿命亦比冷挤压时高。温挤压产品的尺寸精度和光洁度与冷挤压比较接近,比热挤压好。对温挤压模具材料提出以下性能要求:(1)模具在温升以后,材料的屈服极限应高于挤压时作用在模具上的单位挤压应力;(2)足够的耐磨性和韧性;(3)较小的热膨胀系数和较大的导热率和比热。5、金属压铸模:压铸时,熔融金属高速度喷射,和模壁不断接触,冲蚀严重,升温极快、模具往往因热疲劳和冲蚀而损坏。因此要求模具具有优良的耐热疲劳性和耐冲蚀性。通常,对于条件苛刻,要求具有更高热稳定性和使用寿命的热锻模,其材料宜选用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1等钢。热锻模所要求的抗氧化性和耐热疲劳性能比一般热锻模高,所以热锻模通常选用含铬元素较多的钢种,如4Cr5MoSiV1等钢。选用热挤压模具时,通常考虑到那些容易引起开裂的,带尖角或薄壁的复杂形态的挤压模,宜选用韧性较好的模具钢,或将模具硬度降到比一般模具低HRC4-5.热作模具钢4Cr5MoSiV1亦适合用作于制造精密锻造和高速锻造模具。温挤压模不像热锻模那样剧热剧冷,热裂纹很少产生,故而一般可采用W6Mo5Cr4V2高速工具钢制造。
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