模具鋼的選擇和使用,一直是模具制造業的一個老大難問題,因為營銷因素多,彼此關系復雜。
在模具及其零件的設計、制造過程中,選擇何種原材料是至關重要的,材料是產品的基礎。模具設計時,如果材料不確定,就無法安排制造、裝配的加工路線和加工工藝方法,也就無法估算成本。影響著模具產品的功能適用性、耐用度、可靠性。選用模具鋼是設計師的責職。在選擇模具鋼時,聽取材料工程師、工藝師(尤其是里工程師)、材料供應商的意見和建議是有益的。有時三方面需要共同工作,商討選材影響因素的利弊得失,擇優而選定。
對模具鋼的了解、熟悉、掌握和使用,最重要的是使用。不會使用說明沒有真正掌握。使用包括兩個方面:意識用于何處,某種模具鋼制作何種模具零件最好:同樣,哪一種模具零件在某種條件下,選擇何種模具鋼制作最佳:二是如何進行加工制造,使材料和零件性能發揮到極致。
上述要求體現在模具鋼的的使用性能和工藝性能兩種方面。
模具零件品種繁多,性能要求各異,歸納起來,大致有如下幾點
性 能 | 冷作模具鋼 | 熱作模具鋼 | 塑料模具鋼 |
耐磨性 | ● | ● | ● |
強度 | ● | ● | ● |
韌度 | 〇 | ● | 〇 |
硬度 | ● | 〇 | 〇 |
耐蝕性 | 〇 | ● | |
熱穩定性 | 〇 | ● | ● |
抗熱疲勞龜裂 | ● | ||
抗氧化性 | ● | ||
組織均應性和向同性 | ● | ● | ● |
尺寸穩定性(零件精度保持性) | ● | ● | ● |
抗粘著(咬合)性、擦傷性 | ● | 〇 | 〇 |
熱傳導性 | 〇 | 〇 | ● |
工藝性能 | |||
可加工性(冷、熱加工成形性) | ● | ● | ● |
鏡面性、蝕刻性 | ● | ||
淬透性 | ● | ● | ● |
淬硬性 | ● | 〇 | 〇 |
焊接性 | 〇 | ||
電加工性(包括線切割) | 〇 | 〇 |
注:1.模具鋼的良好性是通過正確、良好的熱處理獲得。
2. ●表示主要要求,〇表示次要,空白為可以不作要求。
上表是按冷作、熱作、塑料三類模具對性能要求的概括性示意,對于具體零件而言,如雖然耐磨性都是主要性能要求,但其高耐磨的要求程度和磨損的性質特征不同零件有所不同。模具工作時受溫度的影響,如熱作模具、塑料模具和某些熱作模具,在這種情況下,其力學性能如強度、硬度、韌度、疲勞等都含有高溫理學性能要求,所謂可加工性,這里也是廣義的,所以也可稱制造性、生產性。包括模具制造過程中所有的制造工藝性。如冷、熱塑性變形成形性、可加工性、拋光性、蝕刻性、鑄造性和焊接性等。如鑄鋼模具零件,鑄造性事最重要的:切削加工成形的,則加工性事主要的。
熱處理工藝性對模具零件而言,是一項極為重要的工藝性能要求,因為幾乎所有的模具重要零件,都需經熱處理改善性能。
但是如果采用鋼廠已處理過的預硬化鋼或非調質鋼,制造過程中根本沒有熱處理工序,那么熱處理公益性就不必考慮了。如最終要滲氮等表面強化處理,則又另當別論。
熱處理工藝性包括的內容很多,如淬透性、淬硬性、回火穩定性、熱處理變形傾向性、滲氮、滲碳等化學熱處理的接受能力,氧化脫碳、開裂敏感性等等。
應該注意的是,模具鋼的這些性能的判斷是通過有條件的、標準的實驗方法獲得的,他與具體零件的實際服役條件和性能要求還有一定距離。零件對這些性能的要求,不經由主次和程度高低的不同,而且有些性能彼此之間還是矛盾的,如硬度越高,則強度和耐磨性在一定條件下也越高,可是韌性就下降了。如果零件既要求高的耐磨性又因受到沖擊要求高的韌性,則需要在某一方面做出犧牲,找出一個兼顧的平衡點。
塑料模具鋼今年來發展迅速,新材料日新月異,在選擇和使用方面,不想冷作、熱作模具那樣成熟,之后的文章將做詳細介紹。
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