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沖壓模具材料有哪些?
來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-08-10 | 132 次瀏覽 | 分享到:
沖壓模具材料有哪些?

  沖壓模具材料有哪些?


  沖壓模具材料的選擇原則


  沖壓模具使用各種金屬和非金屬材料,主要包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨酯橡膠、塑料、樺木層壓板等。


  用于制造模具的材料要求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當的韌性、高淬透性、熱處理過程中不變形(或變形較小)以及淬火過程中不開裂。

模具鋼

  我們先來了解一下沖壓模具材料的種類


  沖壓模具由鋼、硬質合金、鋼結硬質合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等材料制成。目前用于制造沖壓模具的材料大多為鋼材,模具工作部件常用的材料有碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼、硬質合金、鋼結硬質合金等。


  主要用于各種板材的沖壓和切割,其刃口在工作過程中受到強烈的摩擦和沖擊。


  它具有很高的耐磨性、沖擊韌性和抗疲勞斷裂能力。


  Cr12mov、Cr12、SKD11、T10A、W18Cr4V、6-5-4-2


  擠壓模


  主要用于變形成形,工作時沖頭承受較大壓力,凹模承受較大張力;當金屬在型腔內劇烈流動時,沖頭和模具的工作面受到強烈摩擦,模具表面溫度升高200-300℃。


  它具有較高的抗變形性、耐磨性和抗斷裂性,還應具有較高的回火穩定性。


  H13、3Cr2W8V、40Cr、38CrMoAl、5CrNiMo


  拉伸模量


  主要用于具有一定塑性的板料的拉深,工作應力不大,但模具入口承受較強的摩擦。


  它具有高硬度和耐磨性,工作表面粗糙度低


  Cr12MoV、Cr12、D2、6-5-4-2、佩克


  彎曲模


  主要用于具有一定塑性的金屬材料的彎曲成形,作用在模具上的載荷不大,但有一定的摩擦力。


  具有很高的耐磨性和斷裂能力。


  Cr12MoV、D2、T10A、S45C


  A.碳素工具鋼


  T8A、T10A等碳素工具鋼廣泛應用于模具中,具有加工性能好、價格低廉等優點。但淬透性和紅色硬度差,熱處理變形大,承載能力低。


  B.低合金工具鋼


  低合金工具鋼是以碳素工具鋼為基礎,加入適量的合金元素。與碳素工具鋼相比,淬火變形和開裂傾向減小,淬透性和耐磨性提高。用于制造模具的低合金鋼包括CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。


  C.高碳高鉻工具鋼


  常用的高碳高鉻工具鋼包括Cr12、Cr12MoV和Cr12Mo1V1(代號D2),具有良好的淬透性、硬化能力和耐磨性,熱處理后變形小。它們是高耐磨微變形模具鋼,其承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴重,必須進行反復鐓粗和拉拔(軸向鐓粗和徑向拉拔),以減少碳化物不均勻性,提高使用性能。


  D.高碳中鉻工具鋼


  模具用Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等高碳中鉻工具鋼,鉻含量低,共晶碳化物少,碳化物分布均勻,熱處理變形小,淬透性和尺寸穩定性好。與碳化物偏析相對嚴重的高碳高鉻鋼相比,性能有所提高。


  E.高速鋼


  高速鋼是模具鋼中硬度、耐磨性和抗壓強度最高的,具有較高的承載能力。常用的模具有鎢含量較少的W18Cr4V(代號8-4-1)、W6Mo5 Cr4V2(代號6-5-4-2,美國品牌M2)和為提高韌性而開發的高速鋼66mo5cr4v(代號6W6或低碳M2)。高速鋼也需要鍛造以改善其碳化物分布。


  F.基體鋼


  為了改善高速鋼的性能,在高速鋼的基本成分中加入少量的其他元素,適當增加或減少碳含量。這種鋼統稱為基體鋼。它們不僅具有高速鋼的特點,還具有一定的耐磨性和硬度,其疲勞強度和韌性均優于高速鋼。它們是高強度和韌性的冷加工模具鋼,但它們的材料成本比高速鋼低。模具常用的基體鋼有6cr 4 w3mo 2 nb(代號65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代號LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代號012AL)等。


  G.硬質合金和鋼結硬質合金


  硬質合金的硬度和耐磨性高于其他任何一種模具鋼,但抗彎強度和韌性較差。模具采用鎢鈷硬質合金,低沖擊高耐磨模具可選用低鈷含量的硬質合金。高鈷含量的硬質合金可用于高沖擊的模具。


  鋼結硬質合金是用鐵粉和少量合金元素粉末(如鉻、鉬、鎢、釩等)進行粉末冶金燒結而成。)作為粘結劑,碳化鈦或碳化鎢作為硬質相。鋼結硬質合金的基體為鋼,克服了硬質合金韌性差、加工困難的缺點,可切割、焊接、鍛造和熱處理。鋼結硬質合金含有大量的碳化物。雖然其硬度和耐磨性低于硬質合金,但仍高于其他鋼種。淬火回火后,硬度可達68~73HRC。


  H.新材料


  沖壓模具所用材料屬于冷加工模具鋼,用途廣泛,品種最多。主要性能要求是強度、韌性和耐磨性。目前冷加工模具鋼的發展趨勢是以高合金鋼D2(國內相當于Cr12MoV)的性能為基礎,可分為兩個分支:一是降低碳含量和合金元素含量,改善鋼中碳化物分布均勻性,提高模具韌性。例如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si和日本大同特鋼公司的DC53(cr8mo 2iv)。另一種是以提高耐磨性為主要目的,為高速、自動化、大批量生產而開發的粉末高速鋼。例如德國的320CrVMo13等。


  合理選擇模具材料和正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關鍵。對于不同用途的模具,應根據其工作條件、受力情況、加工材料性能、生產批次和生產率等綜合考慮。并強調以上要求的各種性能,然后對鋼種和熱處理工藝進行相應的選擇。


  1.生產批次


  沖壓件生產批量較大時,應選用質量高、耐磨性好的模具鋼作為模具工作部件的材料。模具的其他工藝結構件和輔助結構件的零件和材料應相應改進。當批量不大時,應適當放寬對材料性能的要求,以降低成本。


  2.模具零件的沖壓材料、性能和使用條件


  當被沖壓材料較硬或抗變形能力較大時,沖壓模具的沖頭和模具應采用耐磨性好、強度高的材料。拉拔不銹鋼時,可以使用鋁青銅母模,因為它具有良好的抗粘附性。但導柱和導套要求耐磨、韌性好,所以經常采用低碳鋼表面滲碳淬火。例如,碳素工具鋼的主要不足是淬透性差。模具零件截面尺寸較大時,淬火后其中心硬度仍較低。然而,當在具有大量沖程的壓力機上工作時,其良好的抗沖擊性成為優勢。對于固定板和卸料板零件,不僅要有足夠的強度,而且在工作過程中要有很小的變形。此外,冷處理、深冷處理、真空處理和表面強化也可以用來提高模具零件的性能。對于凸模和凹模工作條件較差的冷擠壓模具,應選用具有足夠硬度、強度、韌性和耐磨性等綜合力學性能較好的模具鋼,同時應具有一定的紅色硬度和熱疲勞強度。


  3.材料屬性


  應考慮材料的冷熱加工性和工廠的現有條件。


  4.降低生產成本


  注意使用微變形模具鋼,降低加工成本。


  5.開發特種模具鋼


  對于有特殊要求的模具,應開發和應用具有特殊性能的模具鋼。


  6.考慮一下中國模具的生產和使用


  模具材料的選擇應根據模具零件的使用條件來確定,從而在滿足主要條件的前提下,選擇價格低廉的材料,降低成本。


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