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模具选材原则
" Q8 W$ h u6 s9 m; z时间: 2006-03-03 19:19:25 | [<<] [>>]
! x, T# Y) g! ^" p" ]摘要:(一)满足工作条件要求 1.耐磨性 坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下# l. I# h: S: I+ j, ]8 r4 B
(一)满足工作条件要求 : `( f( K5 r8 v4 K: d$ e+ P
1.耐磨性
/ S2 J+ `3 a: c$ A! Q* {. T: ? 坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
4 Y; y' D5 O5 D3 E8 } 硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。 ( Q! T* `3 |$ g: h
1.强韧性
/ c2 }& \, u- y/ e0 f' k3 V 模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。
U( E! j% ?. a6 R S0 O# o m5 K 模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
+ w% Q& W# D9 N+ U: d 2.疲劳断裂性能 $ x5 w& t- H9 r d8 b1 \8 Y
模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。
2 N+ `9 M* @: Q5 r 模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。
9 x4 e5 C0 G4 n/ i1 Z 3.高温性能 1 k4 L7 w) m7 \0 p: G
当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。 # D7 l: k) T ?. Q8 k5 ?
4.耐冷热疲劳性能 % J5 R/ T/ L+ |5 o
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。
; I* W! Z0 f, T7 i, y 6.耐蚀性 " _4 ~& B/ Z4 Y3 b
有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。 ) s7 l8 [3 R* L
(二)满足工艺性能要求 # t5 b1 j5 N. |% E$ O
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。 ' }' P1 a2 @6 R) H2 \" u, [8 M
1.可锻性
) h/ d0 P, e) `6 q+ p. j/ p3 K 具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
( |( f& ]' Q( r 2.退火工艺性
! a& u6 V/ R& M( U$ x A8 ^: ]9 M# d 球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。 # L' y0 O: {, s6 p0 E
3.切削加工性 , ?! \% Q7 R! c% B5 p
切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。
$ L: t* e! T b) w2 H 4.氧化、脱碳敏感性 5 ?9 Q% a4 c* u0 P* Q* G3 |7 Y
高温加热时抗氧化怀能好,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。
& q) Y" Q! F& t/ L/ P) p; f 5.淬硬性
, _4 Q( I+ [- f! Q1 N* a 淬火后具有均匀而高的表面硬度。 2 i; }4 }" [2 _0 i
6.淬透性
$ b4 w) h* T2 [4 _8 M, J 淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。 7 h% M2 g6 E2 q7 [7 V7 i2 z
7.淬火变形开裂倾向
: o, ]) F, V2 j- r# D- q 常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低,对淬火温度及工件形状不敏感。
$ a; d6 n1 T1 h8 K4 J3 @ 8.可磨削性
# Y9 t. {; ]/ b) @3 a( J$ h 砂轮相对损耗小,无烧伤极限磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。
+ r- z1 Y8 C, Q; F9 F (三)满足经济性要求
! s% h: T: r0 m( d. v: j/ {1 _ 在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。
4 |8 O4 w. K* z 另外,在选材时还应考虑市场的生产和供应情况,所选钢种应尽量少而集中,易购买。 |
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