简介
模具钢大致可分为:冷轧模具钢、热轧模具钢和
塑料模具钢三类,用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同,
工作条件复杂,因此对模具用钢,按其所制造模具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性,足够的
韧性,以及高的
淬透性、淬硬性和其他
工艺性能。由于这类用途不同,工作条件复杂,因此对模具用钢的性能要求也不同。
冷轧模具包括冷冲模、
拉丝模、拉延模、
压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模和
冷挤压模等。冷作模具用钢,按其所制造具的工作条件,应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳
合金钢,碳质量分数在0.80%以上,铬是这类钢的重要
合金元素,其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高,淬火后变形很小模具用钢,*高铬质量分数可达13%,并且为了形成大量
碳化物,钢中碳质量分数也很高,*高可达2.0%~2.3%。冷作模具钢的碳含量较高,其组织大部分属于
过共析钢或莱氏体钢。常用的钢类有高碳
低合金钢、高碳高
铬钢、
铬钼钢、中碳铬钨钏钢等。
热轧模具分为锤锻、模锻、
挤压和压铸几种主要类型,包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具在工作中除要承受巨大的
机械应力外,还要承受反复受热和冷却的作用,而引起很大的热应力。热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外,还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性,此外还要求具有较高的淬透性,以保证整个截面具有一致的
力学性能。对于压铸模用钢,还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹,以及经受液态金属流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢,碳质量分数在0.30%~0.60%,属于亚共析钢,也有一部分钢由于加入较多的合金元素(如钨、钼、钒等)而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬
锰钢、铬镍钢、铬
钨钢等。
塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外,还要求具有良好的工艺性,如
热处理变形小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。一般情况下,注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢;热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。
高强度
当今高强钢、超高强钢很好的实现了车辆的轻量化,提高了车辆的碰撞强度和安全性能,因此成为车用钢材的重要发展方向。但随着板料强度的提高,传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象,无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下,国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺,主要是利用高温奥氏体状态下,板料的塑性增加,屈服强度降低的特点,通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究,该技术被国外厂商垄断,国内发展缓慢。
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过去在生产深冲或者重冲工件,大家都认为耐压型(EP) 润滑油是保护模具的*好选择。硫和氯EP添加剂被混合到纯油中来提高模具寿命已经有很长的历史了。但是随着新金属--高强度钢的出现,环保要求的严格,EP油基润滑油的价值已经减少,甚至失去市场。
在高温下高强度钢的成型,EP油基润滑油失去了它的性能,无法在极温应用中提供物理的模具保护隔膜。而极温型的IRMCO高固体聚合物润滑剂则可以提供必要的保护。随着金属在冲压模具中变形,温度不断升高,EP油基润滑油都会变薄,有些情况下会达到闪点或者烧着(冒烟)。IRMCO高分子聚合物润滑剂一般开始喷上去时稠度低得多。随着成形过程中温度的上升,会变得更稠更坚韧。实际上高分子聚合物极温润滑剂都有“热寻性”而且会粘到金属上,形成一个可以降低摩擦的隔膜。这个保护屏障可以允许工件延展,在*高要求的工件成型时没有破裂和粘接,以此来控制摩擦和金属流动。有效的保护了模具,延长了模具使用寿命,提高了冲压的强度。