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模具选材原则
& Q# \4 @. h/ {& ^* ~& l; L0 _时间: 2006-03-03 19:19:25 | [<<] [>>]* Q. H! P7 S' L. \& v$ Q
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1 r5 i( ?0 x' n2 M- W
(一)满足工作条件要求
1 q+ |; t K5 c/ C9 C0 I9 Q @1 E 1.耐磨性
: A! b- X; }. z# m/ Y4 t; O 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。 / b3 ^: i" v5 r2 f2 F+ T
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。
+ X: }. A( I2 } 1.强韧性
. J4 p c% a; h2 C% a 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。
6 [( P$ V' @; g; h4 N' E) w 模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
5 c6 W7 \ d, ]; k% [ 2.疲劳断裂性能 3 E1 @3 |( h9 Q! ~3 A2 w
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。 $ f0 ]. D: y+ P2 B, b4 }
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。 ( }, o* _" a% T/ y; B1 Z6 \% s6 s2 y# Q
3.高温性能
0 o8 B- _ f0 u0 t5 T8 H 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。
" Q( p# P6 s3 e' K 4.耐冷热疲劳性能 4 F5 K7 w+ [6 @; X# R/ ?
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。
6 q. N( ?# J2 E+ w7 @) S 6.耐蚀性 & U+ [+ a/ @, k: ]! E+ R2 Q
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。 + |! e8 O6 ?) s. Y/ Q. f
(二)满足工艺性能要求
u; |3 c. Q* A$ v 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。 0 e$ E7 Q: E) p; q& T. p+ a2 H
1.可锻性 . J9 C- u* U I, T
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。 ( E' k) m) M/ \- ^; l% `
2.退火工艺性 ( k0 H: U. c' s. i
球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。 : E9 X) R6 d& P6 X
3.切削加工性
: K; l7 ?; W( r5 m$ R: N 切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。 7 A' [- V1 V/ \ P: B* @
4.氧化、脱碳敏感性 7 {) ^4 U _0 V. s: o6 l+ H7 H
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。
/ r8 Y/ p8 Q: P6 p6 d8 T+ b2 T- P 5.淬硬性 ( o, O+ p4 M4 a; X0 L- E: ^: J
淬火后具有均匀而高的表面硬度。
( i" t7 d6 i0 }4 n/ S 6.淬透性 , \" ~! g! ^9 t7 }$ |. c
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。
! c! e" V; T6 d: X/ b! K1 S% v 7.淬火变形开裂倾向
+ b+ b w4 Q9 I/ F9 h& M P8 s 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。
Z. i5 M, z6 K8 }5 [# q 8.可磨削性 ; a. b) _$ g2 Y8 l: P$ k3 J. O
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。
; ~) O0 S7 Y# m (三)满足经济性要求 2 D. w; K3 G1 `" N% K+ o
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。 2 v' g: E- T2 t0 ~, j3 r
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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