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，改善其使用過程中的各種條件。
磨損是沖裁模具常見的失效形式，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、模具成本等因素來綜合決定。
■ 碳素工具鋼
對于小于一千件、尺寸小、形狀簡單、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，常見的碳素工具鋼有T7A鋼、T8A鋼、T10A鋼、T12A鋼等。
■ 低合金工具鋼
對于中、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、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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