論鎖具鈑金模具材料的選用

論鎖具鈑金模具材料的選用

摘要：為適應現代工業的發展趨勢，大型產品和小型化多功能產品的結構越來越復雜，對高性能材料的需求越來越迫切，相對于模具的設計也需要有相應的改進。鎖具鈑金模具的使用壽命主要受材料和熱處理工藝的影響。分析模具材料性能、種類及特性，從而合理選擇模具材料，提高鎖具鈑金模具壽命，降低成本。
關鍵詞：鎖具；板金；模具；材料
        1 鎖具鈑金的設計要求
        1.1 鎖具鈑金模具材料的使用性能  ①強度。強度是表征材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標。冷作鎖具鈑金模具的設計和使用，必須保證其具有足夠的強度，以防止鎖具鈑金模具的變形、破裂和折斷。高強度的獲得，主要通過適當的熱處理工藝。②硬度。鎖具鈑金模具零件硬度的高低，對鎖具鈑金模具的使用壽命影響很大，因此也是鎖具鈑金模具設計的重要指標。③韌性。韌性是材料在沖擊載荷作用下抵抗產生裂紋的一個特性，是鎖具鈑金模具鋼的一種重要性能指標。對韌性的具體要求，應根據鎖具鈑金模具的工作條件考慮。對沖擊載荷較大，受偏心彎曲載荷或應力集中等的鎖具鈑金模具，都需要足夠的韌性。④耐磨性。耐磨性除影響鎖具鈑金模具壽命外，還影響產品的尺寸精度和表面粗糙度。一般鎖具鈑金模具材料的硬度要求，應高于坯料硬度的30％～50％，鎖具鈑金模具材料的金相組織要求，為基體上分布著細小、彌散的細顆粒狀碳化物的下貝氏體或回火馬氏體。⑤抗疲勞性�？蛊�勞力是反映材料在交變載荷作用下，抵抗疲勞破壞的性能指標。根據不同的應用場合，分為疲勞強度、疲勞裂紋萌生力、疲勞裂紋擴展抗力、小能量多沖抗力等。⑥熱穩定性。熱穩定性表示鎖具鈑金模具在使用過程中，工作部位因受熱而保持組織和性能穩定的能力。對于高速沖裁或劇烈摩擦磨損的冷作鎖具鈑金模具，宜選擇一些具有二次硬化能力的高合金鋼。
        1.2 鎖具鈑金模具材料的工藝性能  ①鍛造工藝性能。②切削加工工藝性能。③熱處理工藝性能。熱處理工藝的好壞，對鎖具鈑金模具質量有較大影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，脫碳敏感性低，特別要有較大的淬硬性和淬透性。淬硬性，保證了鎖具鈑金模具的硬度和耐磨性；淬透性，保證了大尺寸模具的強韌性及斷面性能的均勻性。
        2  鎖具鈑金模具材料的種類及特性
        2.1 碳素工具鋼  碳素工具鋼的含碳量在0.7%~1.3%范圍內，價格便宜，原材料來源方便，加工性能好，熱處理后可以得到高硬度和高耐磨性，用于制作尺寸不大、形狀簡單、受輕負荷的鎖具鈑金模具零件。T10A是最常用的鋼材，是性能較好的代表性碳素工具鋼，耐磨性也較高，經適當熱處理可得到較高強度和一定韌性，合適制作要求耐磨性較高而承受沖擊載荷較小的鎖具鈑金模具。T8A淬透性、韌性等均優于T10A，耐磨性也較高，適合制作小型拉伸、擠壓模。
        2.2 低合金工具鋼  低合金工具鋼，是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。這樣可以降低淬火冷卻速度，減少熱應力和組織應力，減少淬火變形及開裂傾向，鋼的淬透性也明顯提高。用于制造鎖具鈑金模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代號GD)等。
        2.3 高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼  高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），具有高硬度、高強度、高耐磨性、易淬透、穩定性高、抗壓強度高及淬火變形小等優點。高碳高鉻鋼經鍛造后的毛坯硬度較高（大約在550HB左右），內應力較大，在室溫下長期停留會發生開裂報廢，為消除內應力，降低硬度，改善切削加工性能，必須進行退火處理。

     2.4 高速鋼  高速鋼具有很高的硬度、抗壓強度和耐磨性，采用低溫淬火、快速加熱等工藝措施，可以有效地改善其韌性。因此，高速鋼越來越多地應用于要求重載荷、高壽命的冷作鎖具鈑金模具。鎢鉬系高速鋼，因其含碳化物分布較均勻，顆粒細小其抗彎強度與塑性、沖擊韌性等都相對較高，而硬度與二次硬化能力都得以保持。
        2.5 硬質合金  硬質合金具有高的硬度、高的抗壓強度和高的耐磨性，所以用其制作的鎖具鈑金模具堅固耐用，且制品表面質量好，故適用于大批量生產，主要用來制作多工位級進模，大直徑拉深凹模鑲塊。缺點是脆性大，加工困難，不能鍛造及熱處理，且成本高，致使其應用受限制。
        2.6 鋼結硬質合金  鋼結硬質合金是以難熔金屬碳化物為硬質相，以合金為粘結劑，用粉末冶金方法生產的一種新型鎖具鈑金模具材料，具有硬質合金的高硬度、高耐磨性和高抗壓強度，又具有鋼的可加工性和熱處理性。
        3  鎖具鈑金模具材料的選用 
        鎖具鈑金模具材料的選用，不僅關系到鎖具鈑金模具的使用壽命，而且也直接影響到鎖具鈑金模具的制造成本，因此是鎖具鈑金模具設計中的一項重要工作。在沖壓過程中，選擇鎖具鈑金模具材料應遵循如下原則：①根據鎖具鈑金模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應具有較高的強度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；②根據沖壓材料和沖壓件生產批量選用材料；③滿足加工要求，應具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形小；④滿足經濟性的要求。
        4  總結
        影響鎖具鈑金模具使用壽命的重要因素是和材料的化學成分及其材料的強度、韌性、耐磨性、熱穩定性等有關，因而，應力求按照鎖具鈑金模具的服役條件、性能要求與實際生產需要，合理選擇高質量的鋼材并實施熱處理工藝，提高鎖具鈑金模具的使用壽命。
參考文獻：
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