制作模具,一般是使用什么材料?
摘要:通过对汽车模具设计标准的研究,介绍了几种常用模具材料的使用性能,以及模具材料的成本、使用寿命等的比对。结果表明,合理的选用模具的材料,会降低成本、缩短制造周期、方便维修、减少钳工劳动强度。
模具是冲压生产的关键工艺装备,随着模具行业的不断发展,模具在兵器工业、机械工业及日用品的生产中应用越来越广泛。我国的模具行业已步入了高速发展时期,但模具的制造水平和使用性能与世界上发达国家相比,还有很大的差距。
现代汽车90%以上的白车身零件,都靠冲压模具实现大批量生产。
根据汽车冷冲模具的使用寿命要求:在正常使用、维修状态下,能多批次、小批量生产出50万辆合格零件。故模具材料的性能、质量对模具的使用寿命有极大的影响。因此,模具材料的研究和开发,一直受到模具钢生产厂商的重视,并得到了迅速的发展。
1.模具材料的现状
近年来,我国模具钢生产技术发展较快,用于制造冷冲压模具材料主要分为以下几类:
(1)高碳低合金冷作模具钢,如:9SiCr、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS等。
(2)抗磨损冷作模具钢,如:6Cr4W3Mo2VNb、Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等。
(3)抗冲击冷作模具钢,如:4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等。
(4)冷作模具用高速钢,如:W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V等。
2.汽车模具材料的使用性能
(1)冲裁模材料的使用要求
对于薄板冲裁模具的用材要求具有高的耐磨性和硬度,而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外,为防止模具断裂或崩刃,还应具有高的断裂抗力、韧性。
(2)拉延、整形模材料的使用要求
要求模具工作零件材料具有高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能、良好的抗粘附性(抗咬合性),而且热处理时变形要小。
根据汽车厂生产冲压件的模具现状,汽车模具主要采用的材料为:钼铬铸铁、Cr12MoV、铸态空冷钢。
钼铬铸铁:属于镍硬白口铸铁系中高铬白口铸铁的一种,由于其共晶组织由一种M7C3型碳化物和奥氏体其它转变物组成,其基体退火成马氏体后能表现出很高的耐磨性,同时其含有的铬能显著提高强度、硬度和耐磨性、锰能显著提高韧性,而且钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性。其热处理的方法为表面淬火,大量节省热处理时间,淬火后硬度HRC50
ABS,PC ,AS,PS等以下是合理选择注塑模具的要求:(希望对你有帮助)。
1、高耐蚀性很多树脂和添加剂对型腔表面都有腐蚀作用, 这种腐蚀使型腔表面金属溶蚀、剥落,表面状况变坏、塑件质量变差。所以,最好使用耐蚀钢,或对型腔表面进行镀铬、钹镍处理。
2、耐磨性好注塑塑件表面的光泽度和精度都和注塑模具型腔表面的耐磨性有直接关系,特别是有些塑料中加人了玻纤、无机填料及某些颜料时,它们和塑料熔体一起在流道、模腔中髙速流动,对型腔表面的摩擦很大,若材料不耐磨,很快就会磨损,使塑件质量受到损伤。
3。良好的尺寸稳定性在注塑成型时,注塑模具型腔的温度要达到300℃以上。为此,最好选用经适当回火处理的工具钢(热处理钢)。否则会引起材料微观结构的改变,从而造成注塑模具尺寸的变化。
扩展资料:
模具保养:
1、加工企业首先应给每副模具配备履历卡,详细记载、统计其使用、护理(润滑、清洗、防锈)及损坏情况,据此可发现哪些部件、组件已损坏,磨损程度大小,以提供发现和解决问题的信息资料,以及该模具的成型工艺参数、产品所用材料,以缩短模具的试车时间,提高生产效率。
2、加工企业应在注塑机、模具正常运转情况下,测试模具各种性能,并将最后成型的塑件尺寸测量出来,通过这些信息可确定模具的现有状态,找出型腔、型芯、冷却系统以及分型面等的损坏所在,根据塑件提供的信息,即可判断模具的损坏状态以及维修措施。
3、要对模具几个重要零部件进行重点跟踪检测:顶出、导向部件的作用是确保模具开合运动及塑件顶出,若其中任何部位因损伤而卡住,将导致停产,故应经常保持模具顶针、导柱的润滑(要选用最适合的润滑剂)。
并定期检查顶针、导柱等是否发生变形及表面损伤,一经发现,要及时更换;完成一个生产周期之后,要对模具工作表面、运动、导向部件涂覆专业的防锈油,尤应重视对带有齿轮、齿条模具轴承部位和弹簧模具的弹力强度的保护,以确保其始终处于最佳工作状态。
参考资料来源:百度百科-注塑模具
ER5钢在强度、韧性、耐磨性等方面均优于Crl2型钢,而且在锻造、热处理、机加工、电加工等方面无特殊要求,生产加工工艺简单可行,材料成本适中,适用于制作大型重载冷镦模、精密冷冲模以及其它冷冲、冷成型模具。
减小热处理变形,对于形状复杂,精密的模具十分重要。我国研制的Cr2Mn2SiWMoV钢,热处理变形率低于±0.004%,比正常热处理变形率±01%~±0.2%低得多。生产实践证明:在100mm的矩形凹模上,长和宽的尺寸变化为±0.01mm。
注塑模具使用40 CrMnMo 7 预硬塑胶模具钢 、X42 Cr 13(不锈钢)、 X 36 CrMo 17(预硬不锈钢)、 X 38 CrMo 51 热作钢,要比使用45#钢、T8钢好。
制作压铸模具使用:5Cr4W5Mo2V(RM-2)钢,ωc为5%,合金元素总的质量分数为12%,碳化物较多,以Fe3W3C为主,比3Cr2W8V钢具有更高的热强性、耐磨性及热稳定性。在硬度为40HRC时热稳定性可达700℃,但是它的碳化物分布不均匀,韧性较差。可用作精锻模、热挤压模等。
5Cr4Mo3SiMnVAl(O12Al)钢是冷、热作兼用模具钢。该钢有较高的热硬性,热稳定性高于3Cr2W8V钢,热疲劳性也比3Cr2W8V钢优越得多。
6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)钢是在高速钢的基体钢6W6Mo5Cr4V低碳M2钢)的基础上做适当改进,增加Ni量,降低W、Mo量研制而成的冷、热兼用基体钢。其室温及高温强度、热稳定性均高于3Cr2W8V钢,但高温冲击韧度低于3Cr2W8V钢。
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P4410钢在硬度值为32~36HRC范围内,具有良好的车、铣、磨等加工性能。
P4410钢也可采用火焰局部加热淬火,加热温度800~825℃,在空气中或用压缩空气冷却,局部表面硬度可达56~62HRC,可延长模具使用寿命。也可对模具进行表面镀铬,表面硬度可由370~420HV提高到1000HV,显著提高模具的耐磨性和耐蚀性。
P4410钢制造的模具,局部损坏后也可用补焊法修补,焊接质量良好,可以进行加工。
P4410钢在预硬态(30~36HRC)使用,防止了热处理变形,适于制造大型、复杂、精密塑料模具。该钢也可采用渗氮、渗硼等化学热处理,处理后可获得更高表面硬度,适于制作高精密的塑料模具。
8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)钢
8Cr2MnWMoVS属易切削精密塑料成形模具钢,是为适应精密塑料模和薄板无间隙精密冲裁模之急需而设计的,其成分设计采用了高碳多元少量合金化原则,以硫作为易切削元素。8Cr2S钢的化学成分及性能在第一章第二节已经介绍过,这里就使用方面再进一步介绍。
1.钢的特点
(1)热处理工艺简便,淬透性好:空冷淬硬直径φ100mm以上,空淬硬度为61.5~62HRC,热处理变形小。当860~900℃淬火,160~300℃回火时,轴向总变形率<0.09%,径向总变形率<0.15%。
(2)切削性能好:退火硬度为207~239HBS,切削加工时,可比一般工具钢缩短加工工时1/3以上。硬态40~45HRC时,用高速钢或硬质合金刀具进行车、铣、刨、镗、钻等加工,相当于碳钢调质态,硬度为30HRC左右的切削性能,远优于Cr12MoV钢退火态硬度为240HBS时的切削性能。
(3)镜面研磨抛光性好:采用相同的研磨加工,其表面粗糙度比一般合金工具钢低1~2级,最低表面粗糙度为Ra 0.1μm。
(4)表面处理性能好:渗氮性能良好,一般渗氮层深达0.2~0.3mm,渗硼附着力强。
2.应用
8Cr2S作为预硬钢适宜于制作各种类型的塑料模、胶木模、陶土瓷料模以及印制板的冲孔模。该钢种制作的模具配合精密度较其它合金工具钢高1~2个数量级,表面粗造度低1~2级,使用寿命普遍高2~3倍,有的高十几倍。
5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)钢
5NiSCa属易切削高韧性塑料模具钢,在预硬态(35~45HRC)韧性和切削加工性良好;镜面抛光性能好,表面粗糙度低,可达Ra 0.2~0.1μm,使用过程中表面粗糙度保持能力强;花纹蚀刻性能好,清晰,逼真;淬透性好,可作型腔复杂、质量要求高的塑料模。该钢在高硬度下(50HRC以上),热处理变形小,韧性好,并具有较好的阻止裂纹扩展的能力。
1.化学成分及相变点
5NiSCa钢采用中碳加镍,其主要化学成分见表3-9。
表3-9 5NiSCa钢的化学成分(质量分数) (%)
CCrNiMnMoVSCa
0.570.891.031.190.520.260.0280.0036
加热时相变点695~735℃,冷却时相变点378~305℃,Ms220℃。
2.工艺性能
(1)锻造:加热温度1100℃,始锻温度1070~1100℃,终锻温度850℃,锻后砂冷。
(2)球化退火:加热温度770℃,保温3h,等温温度660℃,保温7h,炉冷到550℃出炉空冷。退火硬度≤241HBS,加工性能良好。
(3)淬火:淬火温度880~900℃,小件取下限,大件取上限,油冷或260℃硝盐分级淬火。
3.力学性能
5NiSCa钢经880℃和900℃淬火后的力学性能,见表3-10所列。
表3-10 5NiSCa钢不同温度淬火及回火后的力学性能
淬火/℃回火/℃σ0.2/Mpaσb/MPaσbc/MPaδ(%)ψ(%)αk/(J/cm2)HRC
8805751240.71274.01271.18.842.146.145.5
6251240.71274.01271.18.842.146.139
6501008.41045.71011.49.045.356.836
9005751364.21430.81442.67.939.642.147
6251252.41291.61355.38.341.74941.5
6501061.31084.91110.310.547.066.637
4.生产应用
5NiSCa钢可用作型腔复杂、型腔质量要求高的注射模、压缩模、橡胶模,印制板冲孔模等效果显著。
Y55CrNiMnMoV(SM1)
SM1属易切削调质型预硬化塑料模具钢,预硬态交货,预硬硬度为35~40HRC。易切削效果明显、性能稳定、综合性能明显优于45钢,还具有耐蚀性较好和可渗氮等优点。
1.化学成分及相变点
Y55CrNiMnMoV钢的化学成分,见表3-11。
表3-11 SM1钢化学成分(质量分数) (%)
CMnSPCrNiMoVSi
0.50~0.600.80~1.200.080~0.150<0.0300.80~1.201.00~1.500.20~0.500.10~0.30<0.40
相变点 Ac1712℃、Ac3772℃、Ms290℃。
2.工艺性能
(1)锻造:锻造性能良好,锻造无特殊要求。
(2)软化处理:800℃加热、保温3h,680℃等温加热5h,硬度≤235HBS。
(3)淬火、回火:800~860℃加热油淬,600~650℃回火。
3.力学性能
经上述处理后,SM1的力学性能见表3-12所示。
表3-12 SM1钢的力学性能
σb/MPaσ0.2/Mpaδ5(%)ψ(%)αk/(J/cm2)硬度HRC
117698015454435
4.实际应用
Y55CrNiMnMoV钢生产工艺简便易行,性能优越稳定,使用寿命长。经电子、仪表、家电、玩具、日用五金等行业推广应用,效果显著。
注塑模具钢材:又称为塑胶模具钢材,主要用于塑料成形模具。塑料模具在模具制造中居首位。塑料模具钢分类比较多,主要有:预硬型塑料模具钢材、时效硬化型模具钢材、耐腐蚀型模具钢材、易切削型模具钢材、马氏体时效型塑料模具钢材、镜面抛光型塑料模具钢材。
塑胶模具钢材常用钢材有:2311模具钢材、P20模具钢材、738H模具钢材、718H模具钢材、NAK80模具钢材、2083模具钢材、S136模具钢材、透气钢PM-35。
2.热作模具钢
3.塑料模具钢。
特点:冷作模具钢侧重硬度
耐磨性
含碳量高,
合金元素以增加淬透性,提高耐磨性为主。
热作模具钢对硬度要求适当,侧重于红硬性,导热性
耐磨性,因此含碳量低,合金元素以
增加淬透性,提高耐磨性
红硬性为主。
塑料模具钢耐腐浊
耐磨性
抗热疲劳性很好,材料硬度均匀.抛光性能优越,杂质含量低。
生产周期稳定。