模具鋼分類及選擇

2013-06-12 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

一、基本分類

1.鋼材種類極雜且多,其中模具用鋼材分三類:

a.塑料模具鋼:高拋光度
b.熱作工具鋼:高強(qiáng)度、耐高溫
c. 冷作工具鋼:耐高壓、耐磨損mdash;mdash;lsquo;高速工具鋼rsquo;為其一分支

2.常見牌號標(biāo)志:

a.jismdash;mdash;日本工業(yè)規(guī)格
b.astmmdash;mdash;美國材料試驗(yàn)協(xié)會規(guī)格
c.aisimdash;mdash;美國鋼鐵協(xié)會規(guī)格
d.dinmdash;mdash;德國國家規(guī)格

二、使用慣例

1.p20,最常用的塑料鋼
2.pds5,類似p20,但比p20難加工,缺點(diǎn)是溫度較高易硬化
3.pds1,不等于s45c,不是型腔用,使用在模架,以降低成本
4.若要求耐用性,則模架材料s50c或s55c,國內(nèi)常見克難辦法為s45c鍛打,硬度更高,耐磨性比s50c更好注:曾有人表示s45c鍛打優(yōu)于s50c的耐磨性,事實(shí)上,該s50c恐有偽劣產(chǎn)品之嫌
5.型腔鋼材對硬度要求高于p20時,可選用nak80,利于耐用
6.選擇傾向:

a.塑膠鋼:即用在塑膠射出成模,再區(qū)分鏡面拋光、耐蝕性等要求
b.冷作鋼:用在導(dǎo)柱套標(biāo)準(zhǔn)零件,也用在精密五金模或耐磨的塑膠?；蚶錄_模
c.熱作鋼:鋁或鋅合金壓鑄模

7.塑料鋼許多都是預(yù)硬型,以免熱處理變形
8.各類鋼材成份傾向:中碳:含c量0.3mdash;0.8%

a.塑料鋼:中碳或低碳少量鎳鉻系(1mdash;10%)或中量接近sus420不銹鋼鉻系(gt;10%)耐腐蝕
b.熱作鋼:中c,少量cr
c.冷作鋼:高c注:高速鋼:高c,少量鎢鉬釩系(甚至加鈷)。加少量鉻可增加強(qiáng)度。

9.大類區(qū)分解說:

a. 冷作鋼:此類鋼種在常溫下使用,由于硬度高與耐磨要求,含碳量屬于高碳鋼(cgt;0.8%),甚至加入少量多鎢鉬釩元素,表助于提高耐磨性,另外,高硬度須防范發(fā)脆,故添加鉻(約4mdash;12%)以提高韌性和強(qiáng)度,也常輔之以錳元素

b. 熱作鋼:此類鋼種主要要求在于500mdash;850℃左右較高溫度的使用環(huán)境,故而耐高溫的鎢鉬釩系元素與冷作鋼相當(dāng),因其耐磨性非主要要求,是以含碳量僅屬于中碳鋼(0.3mdash;0.8%),且其進(jìn)而對韌性的影響減少,故含鉻量略下降(約3mdash;5.2%)

c. 塑料鋼:模腔表面的耐磨蝕為其主要要求,故屬于低碳鋼(clt;0.3%)以減少其氧化傾向,并添加中量鉻或少量鎳鉻元素以提高其耐腐蝕性能

三 .模具鋼的選擇

1.成形方法:可從兩種基本材料類型中選擇:

a.熱加工工具鋼,它能承受模鑄、鍛造和擠壓時的相對高的溫度。
b.冷加工工具鋼,它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形。

一些塑料會產(chǎn)生腐蝕性副產(chǎn)品,例如pvc塑料。長時間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲存條件等因素也會產(chǎn)生腐蝕。在這些情況下,推薦使用不銹鋼材料的模具鋼。

2.模具尺寸:大尺寸模具常常使用預(yù)硬鋼,整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。

3.模具使用次數(shù):

長期使用(gt;1000000次)的模具應(yīng)使用高硬度鋼,其硬度為48mdash;65hrc。
中等長時間使用(100000mdash;1 000000次)的模具應(yīng)使用預(yù)硬鋼,其硬度為30一45hrc。
短時間使用(lt;1 00000次)的模具應(yīng)使用軟鋼,其硬度為160mdash;2 50 hrc。

4.表面粗糙度:

許多塑料模具制造商對好的表面粗糙度感興趣;當(dāng)添加硫改善金屬切削性能時,表面質(zhì)量會因此下降,硫含量高的鋼也變得更脆。

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性能:高碳、高鉻類型萊氏體鋼,具有較好的淬透性和良好的耐磨性。由于鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá) 2.30%,從而鋼變得硬而脆,所以沖南韌性較差,幾乎不能承受較大的沖擊荷載,易脆裂,而且易形成不均勻的共晶碳化物。

用途:用于制造受沖擊荷載較小,且要求高耐磨性的冷沖模和沖頭,剪切硬且薄的金屬的冷切剪刃、鉆套、量規(guī)、拉絲模、壓印模、搓絲板、拉延模和螺絲滾模等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、冷拉材、鍛材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。

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性能:高碳、高鉻類型萊氏體鋼,無特殊要求時鉆不作為必加元素。由于鉬和釩的含量比crl2mov 高,故鋼的組織和晶粒度進(jìn)一步細(xì)化,提高了鋼的淬透性、強(qiáng)度和韌性,使鋼的綜合性能更好。

用途:用于制造要求高耐磨性的大型復(fù)雜冷作模具,如冷切剪刀、切邊模、拉絲模、搓絲板、螺紋滾模、滾邊模和要求高耐磨的冷沖模和沖頭等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。

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性能:高碳、高鉻類型萊氏體鋼,具有良好的淬透性,截面尺寸在400mm以下可以完全淬透,且具有很高的耐磨性,淬火時體積變化小。其碳含量比crl2鋼低很多,且加入了鉬、釩,因此,鋼的熱加工性能、沖擊韌性和碳化物分布都得到了明顯改善。

用途:用于制造斷面較大、形狀復(fù)雜、耐磨性要求高、承受較大沖擊負(fù)荷的冷作模具,如冷切剪刀、切邊模、滾邊模、量規(guī)、拉絲模、搓絲板、螺紋滾模、形狀復(fù)雜的沖孔凹模、鋼板深拉伸模,以及要求高耐磨的冷沖模和沖頭等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。

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性能:合金含量中等,由于含有鉬和釩,所以鋼的淬透性良好,碳化物分布均勻,具有一定的沖擊韌性和較好的耐磨性。

用途:用于制造定型模、鉆套、冷沖模、沖頭、切邊模、螺紋滾模、搓絲板和量規(guī)等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。

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性能:綜合力學(xué)性能比碳素工具我鋼,具有較高的硬度和耐磨性,淬透性很好,淬火時變形較小。由于鋼中含有一定量的釩,細(xì)化了晶粒,減小了過熱敏感性。碳化物不均勻性比crwmn鋼好。

用途:用于制造各種精密量具、樣板,以及一般要求的尺寸較小的沖模、冷壓模、雕刻模、料模、剪刀、絲錐、板牙和鉸刀等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材、冷拉材、熱軋鋼板、冷拉鋼絲。
根據(jù)需方要求可供應(yīng)中小規(guī)格的模塊。

crwmn

性能:具有較高的淬透性,由于加入1.20%~1.60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鎢,形成碳化物,所以在淬火和低溫回火后具有一定的硬度和耐磨性。鎢有助于保持細(xì)小晶粒,從而使鋼具有較好的韌性,該鋼對形成網(wǎng)狀碳物比較敏感,而且這種碳公物網(wǎng)使工具刃部有剝落的危險。

用途:使用較為廣泛的冷作模具鋼。用于制造量具,如板牙、塊規(guī)、樣柱和樣套,,以及形狀復(fù)雜的高精度沖模等。
生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材、冷拉材、冷拉鋼絲、銀亮鋼絲、熱軋鋼板、冷軋鋼板。

9crwmn

性能:低合金冷作模具鋼,具有一定的淬透性和耐磨性,淬火變形較小,碳化物分布均勻且顆粒細(xì)小。

用途:用于制造截面不大的,而形狀較復(fù)雜的冷沖模,以及量規(guī)、樣板等量具。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材、冷拉材、冷拉鋼絲、冷軋鋼板。

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性能:新中型合金冷作模具鋼,性能較穩(wěn)定,與高合金冷作模具鋼crl2、crl2mov相比,用其制成的模具使用壽命明顯提高。該鋼的共晶碳化物顆粒細(xì)小,分布均勻,具有較高的淬透性和淬硬性,以及較好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。但鋼的熱加工溫度范圍較窄,變形抗力較大。

用途:用于制造各種沖模、冷鐓模、落料模、拉延模、冷擠壓凹模和搓絲板等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材。

根據(jù)需方要求可供應(yīng)小規(guī)格模塊。

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性能:高韌性冷作模具鋼,其化學(xué)成分接近高速工具鋼的基體成分,屬于一種基體鋼。因此,它具有高速工具鋼的高硬度和高強(qiáng)度。又因該鋼沒有過剩的碳化物,所以具有較高的韌性和疲勞強(qiáng)度。該鋼含有0.20%~0.35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鈮,使晶粒細(xì)化,并提高晶粒精化溫度,從而提高了鋼的韌性,改善了其工藝性能。

用途:用于制造冷擠壓模具、冷鐓模、螺釘沖頭、冷沖模、拉延模和搓絲板等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材。

根據(jù)需方求可供應(yīng)部分扁鋼或其他條鋼。

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性能:低碳高速工具鋼類型的冷作模具鋼,其淬透性好,并具有類似高速工具鋼的高硬度、高耐磨性、高強(qiáng)度等綜合性能,還具有比高速工具鋼韌性好的特性。用該鋼制造的冷擠壓模壽命較長。因鋼中鉬含量較高,其熱加工溫度范圍稍窄,變形抗力較大。此鋼易脫碳。

用途:用于制造冷擠壓凹模和上下沖頭等。

生產(chǎn)品種:熱軋材、鍛材。

根據(jù)需方要求可供應(yīng)中小規(guī)格模塊。

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