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沖壓沖裁模具鋼的選用與熱處理工藝

時(shí)間:2023-12-28 12:55來(lái)源:德松官網(wǎng) 作者:德松模具鋼
模具是機(jī)械加工和大量生產(chǎn)的前提條件，素有工業(yè)之母的稱謂，其壽命高低、性能的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和社會(huì)效益。為延長(zhǎng)模具使用壽命、降低成本，就要合理選材與熱處理加工。
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沖壓生產(chǎn)中，凸、凹模具的刃口是冷沖裁模模具的主要工作部位，模具鋼材料產(chǎn)生的彈性變形、塑性變形和分離過(guò)程與其息息相關(guān)。模具服役條件是提高模具壽命的先決條件，與模具材料和熱處理工藝密不可分。因此，不管是模具生產(chǎn)者還是使用者都必須關(guān)心模具的使用條件，改善其使用過(guò)程中的各種條件。
磨損是沖裁模具常見(jiàn)的失效形式，模具的刃口由鋒利到圓鈍，會(huì)使得沖裁件產(chǎn)生毛刺，將影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此對(duì)沖裁模具的主要性能要求是模具鋼材具備較高的硬度和耐磨性，足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。
 
【一】模具鋼材的選擇
冷作沖壓裁剪模具的鋼料選用主要根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，以及被沖材料特性、工作載荷大小、失效形式、生產(chǎn)批量、模具成本等因素來(lái)綜合決定。
■  碳素工具鋼
對(duì)于小于一千件、尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、受載荷較輕的薄板沖模，一般選用碳素工具鋼，因?yàn)樘妓毓ぞ咪摰暮剂吭?.7%～1.3%范圍內(nèi)，價(jià)格便宜，加工性能好，常見(jiàn)的碳素工具鋼有T7A鋼、T8A鋼、T10A鋼、T12A鋼等。
■  低合金工具鋼
對(duì)于中、小批量、形狀較復(fù)雜、尺寸較大的沖裁模，常常選用低合金工具鋼。因?yàn)榈秃辖鸸ぞ咪摽娠@著降低淬火冷卻速度，減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減少淬火變形及開(kāi)裂傾向，鋼的淬透性也明顯提高，淬火、低溫回火后模具具有較高的韌性和耐磨性，模具的使用壽命大大提高。常用的制造模具的低合金鋼有9Mn2V、9CrWMn、CrWMn、9SiCr、6CrNiMnSiMoV等。
■  高合金冷作模具鋼
對(duì)于大批量、尺寸較大、形狀復(fù)雜的模具，選用高合金冷作模具鋼，即高耐磨性或者高強(qiáng)度高耐磨性高速鋼冷作工具鋼，如SKD12模具鋼、Cr12MoV模具鋼、SKD11模具鋼、DC53模具鋼、D2模具鋼等。它們具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、熱穩(wěn)定性好、淬透好、抗壓強(qiáng)度高及淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)。
■  高速鋼
高速鋼，它具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度及耐磨性，適宜的場(chǎng)合是重載荷和高壽命。缺點(diǎn)是高速鋼合金含量高，工藝性能差，脆性較大，價(jià)格昂貴。常見(jiàn)的高速鋼有：M2高速鋼、SKH9高速鋼、ASP23高速鋼。
■  硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是典型的粉末冶金材料，是用少量的粘結(jié)劑粉末與難熔高硬度碳化物的粉末混合后加壓成形，再經(jīng)燒結(jié)而成。高硬度、高抗壓強(qiáng)度、高耐磨性、堅(jiān)固耐用、使用壽命長(zhǎng)、制品表面質(zhì)量好是該類模具材料的特點(diǎn)，適于大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是脆性大，抗彎強(qiáng)度和韌性較差，加工困難，不能鍛造及熱處理，成本較高。
 
【二】模具材料的熱處理
● 碳素工具鋼的熱處理工藝
碳素工具鋼的熱處理工藝參照鐵碳合金相圖進(jìn)行，熱處理工藝簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是淬透性差，淬火溫度范圍窄，淬火后變形大，淬透性差，容易在淬火時(shí)開(kāi)裂，較少用在尺寸精度要求高、承載力大、形狀復(fù)雜的冷沖裁模具。                                                                    
● 低合金冷作模具鋼的熱處理工藝
高碳低合金冷作模具鋼具有較高的淬透性、耐磨性、韌性和使用壽命。對(duì)于批量大、結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜的該類模具材料的熱處理工藝是低溫回火加上中溫鹽浴淬火。
● 高合金冷作模具鋼的熱處理工藝
高合金冷作模具鋼（如Cr12模具鋼、Cr12MoV模具鋼等）屬于萊氏體鋼材料，含有許多共晶碳化物元素，由于原材料中多含帶狀或網(wǎng)狀的組織成分，需要對(duì)毛坯進(jìn)行反復(fù)鍛造，在1200℃淬火后再進(jìn)行球化退火。這種方法可以使鋼的韌性提高，還能使其淬火組織得到一定細(xì)化。
● 高速鋼的熱處理工藝
由于高速鋼屬于萊氏體鋼，具有較高的硬度、抗壓強(qiáng)度及耐磨性，所以工業(yè)上常常采用低溫淬火和回火提高其力學(xué)性能，回火后的組織為回火馬氏體、合金碳化物和少量殘留奧氏體。為了減少殘留奧氏體量，宜進(jìn)行多次回火予以消除殘留奧氏體。
● 硬質(zhì)合金的熱處理工藝
由于硬質(zhì)合金是采用粘接劑的粉末冶金，故不能采用鍛造和熱處理提高其工藝性能。
根據(jù)以上分析與我們平時(shí)工作和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)可以看出影響沖裁模具使用壽命的重要因素是模具的工作條件、沖裁模的工作條件、失效形式、模具熱處理工藝及模具材料的選擇。所以，對(duì)沖裁模具失效形式進(jìn)行分析，加之合理的選擇模具鋼材并制定熱處理加工工藝，才能有效發(fā)揮出沖裁模具與模具鋼料的各種優(yōu)特性，從而進(jìn)一步地提高模具的使用周期。
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