模具壽命與材.doc

第一章1、模具是壓力加工和其他成形工藝中，使材料（金屬或非金屬）便形成產(chǎn) 品（成品或半成品）的成藝裝備。2、我國模具制造與國外有哪些差距？ 標(biāo)準(zhǔn)化程度低模具品種少， 效率低模具制造精度低， 周期長模具壽 命短、材料利用率低技術(shù)力量落后，管理水品較差3、壓力加工方法簡單分為鍛、軋、沖、鐓、擠、彎、旋、拉、拔等多種形 式。4、普通模鍛是將金屬加熱或不加熱，在沖擊力或壓力作用下，使金屬的幾 何形狀發(fā)生變化，得到一定要求的鍛件。它包括鐓鍛和熱鍛。 鐓鍛是使材料局部鍛粗成一定的形狀的加工工藝。 可分為冷鐓、 溫鐓和熱 鐓。熱鍛是利用鍛錘或螺旋壓力機(jī)或熱模鍛壓力機(jī)使金屬變形的加工方 法?？煞譃槟ｅ懞吞ツｅ?。 5、擠壓是將金屬材料放在擠壓模型腔內(nèi)，一端施加強(qiáng)大壓力材料處于三向 受力狀態(tài)下變形， 而從一端的?？字辛鞒?， 獲得不同形狀的型材與管材料或 按凸模與材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分為正擠壓和反擠壓。 按坯料溫度 零件。 分為冷、熱、溫?cái)D壓。 6、擠壓零件的形狀可以很復(fù)雜，精度好，而且表面粗糙度值低，力學(xué)性能 ，并且有很高的生產(chǎn)率。 好，材料的利用率高（達(dá) 70%） 7、在拉拔時(shí)，材料兩向受壓，一向受拉，通過模具的模孔或型腔而成形， 獲得所需形狀尺寸的型材、毛坯或零件。 分為拉絲和拔管。 8、沖壓是利用沖模使材料發(fā)生分離或變形，從而獲得零件的加工方法。包 括分離和成型工序。 分離是指使坯料的一部分與另一部分相互分離的工 序，可分為沖孔，落料，切邊，修整等。成形是使坯料發(fā)生塑性變形而不分 離的工序，包括拉深，彎曲，脹形，翻邊和校平等。 9、壓鑄是壓力加工和鑄造相結(jié)合的工藝，熔融金屬以高速壓射充填到金屬 型壓鑄模型腔內(nèi)，在壓力下凝固而形成鑄件。 10、塑料成型是在壓力的作用下，將粉末狀或粘流狀的塑料在模具中成型， 獲得所需形狀尺寸的塑料制品。 分為：模壓成型、擠壓成型和注射成型。 模壓成形：指將塑料放在模具的型腔中，在液壓機(jī)上加熱，加壓，使軟化的 塑料棄滿型腔，并保持一定的溫度壓力和時(shí)間，塑料即硬化成制件。 擠壓成型： 塑料放入模具的專用加料腔內(nèi)， 在液壓機(jī)上加熱加壓使軟化的塑 料經(jīng)過澆注系統(tǒng)，擠入模具型腔內(nèi)而制成塑料制件。 注射成型：塑料放入注射機(jī)的加料斗中，注射活塞向左移動(dòng)，推動(dòng)塑料進(jìn)入 料筒，有電熱裝置加熱成黏流狀態(tài)，并以很高的壓力和速度，經(jīng)噴嘴和澆注 系統(tǒng)注射到模具的型腔內(nèi)而成型。 11、模具的分類：按模具所加工材料的再結(jié)晶溫度分：冷變形模具熱變 形模具溫變形模具按模具加工坯料的工作溫度分：熱作模具 冷作模 具溫作模具 按模具的成型材料分：金屬成型模具非金屬成型模具 模具因?yàn)槟p或其他形式失效， 終至不可修復(fù)而報(bào)廢之前所加工的產(chǎn)品 12、 的件數(shù)，稱模具的使用壽命，簡稱模具壽命。 13.提高模具壽命：為了提高模具壽命，可分析其內(nèi)在因素（模具結(jié)構(gòu)，材 料及加工工藝）和外在因素（模具的工作條件和使用維護(hù)，制品材質(zhì)和形狀 大?。?解決方法：合理設(shè)計(jì)模具，正確選材，開發(fā)模具新材料，改善原材料質(zhì)量； 采用先進(jìn)的熱處理工藝，提高模具熱處理質(zhì)量，保證加工質(zhì)量，采用新的加 工方法；改進(jìn)壓力加工設(shè)備和工藝，合理使用，維護(hù)模具。 第二章 1、模具服役：模具安裝調(diào)試后，正常生產(chǎn)合格產(chǎn)品的過程叫模具服役。 2、模具損傷：模具在使用過程中，出現(xiàn)尺寸變化或微裂紋，但沒有立即散 失服役能力的狀態(tài)叫模具損傷 3、 模具失效： 模具受到損壞， 不能通過修復(fù)而繼續(xù)服役時(shí)叫模具失效。 分 為：正常失效和非正常失效 4、模具正常失效前，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的數(shù)目，稱模具正常壽命，簡稱正常 壽命 S。 模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的數(shù)目，稱首次壽命 S1。 模具一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的數(shù)目， 稱修模壽命 S2。 模具壽命是首次壽命與各次修模壽命的總和。 5、模具的設(shè)計(jì)時(shí)間(T1） ：從模具設(shè)計(jì)到模具所有工藝文件、圖樣完成所用 的時(shí)間。 模具的制造時(shí)間(T2)：模具從制造開始到初次使用時(shí)所用的時(shí)間。 模具的安裝、調(diào)試時(shí)間(T3)：模具制造出來后，裝在相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備上，調(diào)試 生產(chǎn)第一件合格產(chǎn)品所用的時(shí)間。 模具修復(fù)及維護(hù)時(shí)間(T4)：模具服役一段時(shí)間后，暫時(shí)性地失去功能或?yàn)榱?維護(hù)所用的時(shí)間。 模具的工作時(shí)間(T5)：模具在設(shè)備上生產(chǎn)出合格產(chǎn)品所用的時(shí)間。 6、生產(chǎn)率與設(shè)備工作節(jié)奏有關(guān)，也與產(chǎn)品批量及模具壽命有關(guān)。 減少模具的裝配和修模次數(shù)與時(shí)間， 提高模具的首次壽命與修復(fù)壽命， 都能 提高生產(chǎn)率；設(shè)備工作節(jié)奏越快，模具壽命對(duì)生產(chǎn)率的影響就越大。大批量 生產(chǎn)時(shí)，縮短制模時(shí)間，減少修復(fù)次數(shù)，將增加工作時(shí)間在整個(gè)時(shí)間的相對(duì) 比例，會(huì)有效的提高生產(chǎn)率。 7、采用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，其成本由原材料費(fèi)、工資、設(shè)備折舊費(fèi)、模具費(fèi) 可分為： 與模具壽命無關(guān)的項(xiàng)目和與模具壽命有 及管理費(fèi)等項(xiàng)目組成。 關(guān)的項(xiàng)目。 8、同一批量產(chǎn)品，當(dāng)采用不同的模具材料、不同的制模工藝時(shí)，其模具費(fèi) 用不同，也會(huì)影響產(chǎn)品成本。因此降低產(chǎn)品成本，除了提高模具壽命之外， 還要考慮產(chǎn)品批量與模具壽命的匹配關(guān)系。 對(duì)于同一產(chǎn)品同一模具材料， 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品批量選取最合理的模具結(jié)構(gòu)。 第三章 一磨損分類：按磨損機(jī)理分為磨粒磨損,粘著磨損，疲勞磨損，氣蝕和沖蝕 磨損，腐蝕磨損。 1.磨粒磨損：外來硬質(zhì)顆粒存在工具與模具接觸表面之間，刮擦模具表面， 引起模具表面材料脫落的現(xiàn)象 2.影響磨粒磨損的因素：1）磨粒的大小和形狀，2）磨粒的硬度 Hm 與模具 材料的硬度 H0，3）模具與工件表面壓力 4）磨粒尺寸與工件厚度的相對(duì)比 值 3.提高耐磨粒磨損的措施： 提高模具材料的硬度 2） 1） 進(jìn)行表面耐磨處理 3） 采取防護(hù)措施 4.粘著磨損：工件與模具表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，粘著的節(jié)點(diǎn) 發(fā)生剪切斷裂，使模具表面材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落的現(xiàn)象 5.粘著磨損，分為輕微粘著和嚴(yán)重粘著，其中嚴(yán)重粘著有分為涂抹，擦傷， 膠合。 6.影響粘著磨損的因素 1）表面壓力 2）材料性質(zhì) 3）材料硬度 7.提高耐粘著磨損性能的措施 1）合理選用模具材料 2）合理選用潤滑劑的 添加劑 3）采用表面處理 8.疲勞磨損：兩接觸表面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力的作用下，使表層金屬疲 勞脫落的現(xiàn)象 9.疲勞磨損，分為機(jī)械疲勞磨損和冷熱疲勞磨損 10. 影響疲勞磨損的因素 1）材質(zhì) 2）硬度 3）表面粗糙度；提高耐疲勞磨 損的措施：合理選擇潤滑劑，進(jìn)行表面強(qiáng)化處理 11 氣蝕磨損：金屬表面的旗袍破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面 形成微小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象； 沖蝕磨損： 液體和固體微小顆粒高速落到模具 表面，反復(fù)沖擊模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn) 象。 12. 提高抗氣蝕沖蝕措施：材料要具有較好的抗疲勞性和抗腐蝕性，還具 有較高的強(qiáng)度和韌性， 工藝上， 降低流體對(duì)模具表面的沖擊速度， 避免渦流， 消除產(chǎn)生氣蝕的條件 腐蝕磨損：在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反 13. 應(yīng)，再加上摩擦力機(jī)械作用，引起表層材料脫落。 14. 磨損的交互作用：模具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，磨擦磨損情況復(fù)雜，一般 不只以一種形式存在。 模具與工件表面產(chǎn)生粘著磨損后， 不分材料脫落會(huì)形 成磨粒，進(jìn)而伴生磨粒磨損。磨粒磨損出現(xiàn)后，使得模具表面變得更粗糙， 又造成進(jìn)一步的粘著磨損；模具出現(xiàn)疲勞磨損后，同樣出現(xiàn)磨損后的磨粒， 造成磨粒磨損，磨粒磨損使得模具表面出現(xiàn)溝痕，粗化，這又加重了進(jìn)一步 的粘著磨損和疲勞磨損；模具出現(xiàn)腐蝕磨損后，隨之而來的是磨粒磨損，進(jìn)而伴生粘著磨損和疲勞磨損。15 斷裂失效：模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分和數(shù)部分，喪失服役能力時(shí)，稱為斷裂失效。 16. 分類：按斷裂性質(zhì)分為塑性斷裂和脆性斷裂。按斷裂路徑分為沿晶斷 裂，穿晶斷裂和混晶斷裂。按斷裂機(jī)理分為一次性斷裂和疲勞斷裂 17. 形式：模具斷裂表現(xiàn)為局部掉塊和整個(gè)模具斷裂成幾大塊。 18. 斷裂力學(xué)在模具失效分析中的作用表現(xiàn)為：1 估計(jì)模具承載能力，2 估計(jì)模具剩余壽命，3 指導(dǎo)修模工藝 19. 影響斷裂時(shí)效的主要因素：1 模具表面形狀 2 模具材料，具體反映在 材料的斷裂韌性上 塑性變形失效：模具在使用過程中，發(fā)生了塑性變形，改變了集合形 20. 狀或尺寸，而不能修復(fù)在服役時(shí)，稱為塑性變形失效。表現(xiàn)為塌陷，彎曲， 鐓粗 21. 塑性變形的失效機(jī)理：模具在服役時(shí)，承受很大的應(yīng)力，而且一般不 是均勻的。 當(dāng)模具的某個(gè)部位所受的應(yīng)力超過了當(dāng)時(shí)溫度下模具材料的屈服 強(qiáng)度時(shí)， 就會(huì)以滑移， 孿晶， 晶界滑移等方式產(chǎn)生屬性變形， 造成模具失效。 22. 多種失效形式的交互作用：磨損對(duì)斷裂及塑性變形的促進(jìn)作用，磨損 溝痕克稱為裂紋的發(fā)源地， 當(dāng)由磨損形成的裂紋在有利于其向縱深發(fā)展的應(yīng) 力作用下，就會(huì)造成斷裂。模具局部磨損后，會(huì)帶來承載能力的下降及易受 偏載， 造成另一部分承受過大的應(yīng)力兒產(chǎn)生塑性變形； 塑性變形對(duì)磨損及斷 裂的促進(jìn)作用， 局部的塑性變形該不安了零件模具間的配合關(guān)系。 模具間隙 不均勻，間隙變小必然造成不均勻磨損，磨損速度加快，間隙不均勻，承力 面變小帶來附加偏心載荷以及局部應(yīng)力過大， 造成應(yīng)力集中， 由此產(chǎn)生裂紋， 促進(jìn)斷裂失效。 第四章 （一）模具結(jié)構(gòu)模具壽命的影響因素 圓角半徑 模具壽命的影響因素 圓角半徑：是模具零件上的一個(gè)重 要參數(shù)，分為外（凸）和內(nèi)（凹）圓角半徑。工作部位的圓角半徑的大小不 僅對(duì)工藝及成型件質(zhì)量有影響， 也對(duì)模具的失效形式及壽命產(chǎn)生影響。 凸的 圓角半徑對(duì)工藝影響大；凹的對(duì)模具壽命影響大。 幾何形狀： 從而影響模 幾何形狀 對(duì)成型過程中坯料的流動(dòng)性及成型力產(chǎn)生很大影響， 具壽命。對(duì)于同一工件，凹模角度一定時(shí)，擠壓力愈小，模具壽命愈高。 模具的結(jié)構(gòu)形式1 整體模具：不可避免的存在凹的圓角半徑，很容易造 模具的結(jié)構(gòu)形式 成應(yīng)力集中，并由此引起開裂。2 組合模具：采用它避免了裂紋的產(chǎn)生，壽 命提高?？筛鶕?jù)工作狀況，不同模塊選用不同材料，便于加工和更換，提高 模具的整體壽命。3 模具的導(dǎo)向：采用導(dǎo)向裝置的模具，能保證在模具工作 中模具零件相互位置的精度，增加模具抗彎曲，抗偏載的能力，避免模具不 均勻磨損； 可靠的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)對(duì)于避免沖頭與凹模間互相啃傷極為有效， 對(duì)于 小間隙或無間隙的大中型行腔模，沖裁模，精沖模更為重要。除了工作條件 1 不同之外，導(dǎo)向精度的差異也是影響模具壽命的重要因素。 （二） 模具工作條件 成形件的材質(zhì) 成形件的材質(zhì)：有金屬，非金屬，固體，液體之分。 非金屬材料，液態(tài)材料的強(qiáng)度低，所需的成形力小，模具受力小，模具壽 命高， 金屬件成形模比非金屬的壽命低； 對(duì)固態(tài)金屬而言， 金屬件強(qiáng)度越高， 所需變形力越大，模具所承受的力則越大，模具壽命低。坯料的表面狀態(tài)對(duì) 模具受力，磨損也有較大影響。表面光滑，性能均勻好于表面粗糙。 成形件溫度： 成形件溫度：對(duì)材料強(qiáng)度有影響，同時(shí)也影響模具與工件的接觸面的情況。 坯料溫度越高，模具材料強(qiáng)度下降越厲害，溫度應(yīng)力及熱沖擊愈大，模具壽 命愈低。 設(shè)備的精度：模具成形工件的力是由設(shè)備提供的，在成形過程中，設(shè)備運(yùn)動(dòng) 設(shè)備的精度 部位（滑塊）相對(duì)導(dǎo)軌做運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。設(shè)備運(yùn) 動(dòng)部分的導(dǎo)向精度高，上下模不易錯(cuò)位，不易出現(xiàn)附加的橫向載荷和轉(zhuǎn)矩， 模具磨損均勻，模具壽命高。注塑機(jī)機(jī)械壓力機(jī)模鍛錘（導(dǎo)向精度和壽 命） 設(shè)備的剛度大， 在成形過程中的彈性變形小， 模具上下模可較好的保證正確 設(shè)備的剛度 的配合狀態(tài)。開式壓力機(jī)曲柄壓力機(jī) 螺旋壓力機(jī) 錘 高速錘 (模具壽命) 潤滑:潤滑模具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面，可減少模具與工件的直接接觸，減 潤滑 少磨損，降低成形力，潤滑劑還可以在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱，降 低模具溫度， 這對(duì)提高模具壽命都是有利的。 潤滑劑及潤滑方式只有根據(jù)工 藝特點(diǎn)及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理選定， 才能提高模具壽命。 不適當(dāng)部位的潤滑對(duì) 工藝及模具是有害的： 如拉深中潤滑工件與凸模的接觸面， 模鍛時(shí)潤滑毛邊 槽橋部等都會(huì)使工藝難進(jìn)行；另外，若潤滑劑燃燒后，轉(zhuǎn)化成高壓氣體，會(huì) 使模具表面產(chǎn)生氣蝕磨損。 冷卻:成形熱工件的模具，會(huì)因接受工件的熱量而升溫，模具溫度升高，模 冷卻 具強(qiáng)度下降， 為了減少熱量， 避免模具溫度過高， 強(qiáng)度太低而產(chǎn)生塑性變形， 在使用過程中應(yīng)及時(shí)冷卻模具，冷卻方式分為內(nèi)冷 冷卻方式分為內(nèi)冷：該冷卻方式較緩和，模 冷卻方式分為內(nèi)冷 具溫度小，冷卻效果好，模具壽命高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；外冷 外冷：冷卻效果顯 外冷 著，但模具內(nèi)外溫度差大，且模具表面經(jīng)受較大的急熱急冷，易產(chǎn)生疲勞磨 損或疲勞斷裂，模具壽命低。 （三） 模具材料性能（ 模具材料的基本性能之使用性能：1 強(qiáng)度 a 屈服強(qiáng)度（C 個(gè)馬 S） 使用性能： ：材料抗塑 使用性能 性變形的能力 b 斷裂強(qiáng)度（C 個(gè)馬 B） ：抗斷裂破壞的能力 c 裂紋臨界應(yīng)力 強(qiáng)度因子 K1c：抗裂紋擴(kuò)展的能力 2 沖擊韌度 ak：承受沖擊載荷或沖擊能 耐磨性： 耐蝕性： 量的能力 3 耐磨性 抗磨損的能力 4 耐蝕性 抗周圍介質(zhì)腐蝕的能力 5 硬度 抗外部物體壓入的能力 6 熱穩(wěn)定性 材料在高溫下保持其組織， 熱穩(wěn)定性： 性能穩(wěn)定的 能力 7 耐熱疲勞性 耐熱疲勞性：高溫下，材料承受應(yīng)力頻繁變化的能力。 工藝性能：1 鍛造工藝性能 鍛造工藝性能：材料對(duì)鍛造工藝的適應(yīng)性 2 切削加工性能 切削加工性能：切 工藝性能 削加工的難易程度 3 熱處理工藝性能 熱處理工藝性能：熱處理時(shí)，獲得所需組織，性能和尺 寸的難易程度 4 淬透性 淬透性：在一定條件下進(jìn)行淬火，獲得淬透層深度的能力 模具的工作條件與使用性能？ 模具的工作條件與使用性能？ A 室溫下沖擊力較小工況： 室溫下沖擊力較小工況： 模具的高溫性能無意義， 另外， 由于沖擊力較小， 模具材料的韌性要求遠(yuǎn)沒有對(duì)強(qiáng)度和耐磨性的要求高， 這類模具 （如沖裁模 拉伸模）的強(qiáng)度愈高，硬度愈高，耐磨性愈好，壽命愈高。B 室溫較大：模 室溫較大： 具的高溫性能無意義， 但模具需具有高的強(qiáng)度， 耐磨性， 并具有較好的韌性， 這類模具有冷鐓模，冷擠模。C 高溫較?。耗＞咝枰叩母邷貜?qiáng)度，高溫耐 高溫較?。?磨性，耐冷熱疲勞性，熱硬度及熱疲勞性，同時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臎_擊韌度， 這類模具有曲柄壓力機(jī)鍛模。D 高溫較大：需具有高的高溫韌性，同時(shí)，應(yīng) 高溫較大： 具有合適的高溫強(qiáng)度，熱硬性及耐熱疲勞性，有錘鍛模，高速錘鍛模。 根據(jù)模具的工作狀況， 選用具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性匹配的模具， 從而使模具 壽命提高；通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砼c表面處理，是模具內(nèi)部韌性高，模具表面強(qiáng) 度高和耐磨性高，能有效的提高模具的整體性能及壽命。 一、模具鍛造 （一）模塊的加熱及冷卻 1、模塊毛坯的加熱 2、模塊毛坯的冷卻：存在著溫度應(yīng)力、阻止應(yīng)力， 、 、模塊毛坯的冷卻：存在著溫度應(yīng)力、阻止應(yīng)力， 還有鍛后殘余應(yīng)力 還有鍛后殘余應(yīng)力 （二）鍛造操作方法 鍛造工序有基本工序、輔助工序、修理工序。模塊毛坯鍛造時(shí)所用的及工序 包括鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔等。所用修整工序?yàn)楣男螡L圓、端面平整。 1、鐓粗：使坯料高度減小而橫截面增大的工序。 、鐓粗： 鐓粗操作中，盡量減小變形的不均勻、減少鼓形，是避免表面縱裂的途徑。 克服此缺陷的方法：凹形坯料鐓粗軟金屬墊鐓粗坯料疊起鐓粗。 方法： 方法 2、拔長： 使坯料橫截面減小、長度增加的工序 相對(duì)送進(jìn)量（L/h）當(dāng) 、拔長： L/h1 時(shí)，拔長出現(xiàn)單鼓形，心部變形很大，得以鍛透，但 側(cè)面鼓形大，容易引起側(cè)面裂紋及角裂。 為避免上述缺陷，應(yīng)取 L/h=0.50.8 3、心軸擴(kuò)孔：減小空心毛坯壁厚而增加其內(nèi)外徑的鍛造工序。 、心軸擴(kuò)孔： 4、滾圓：是在鍛后小區(qū)側(cè)面鼓形的修整工序。 、滾圓： 鍛比： （三）鍛比：是模塊鍛造時(shí)變形程度的一種表示方法：隨著鍛比增大，鍛坯 內(nèi)部孔隙焊合， 碳化物唄擊碎并均勻分布， 鍛坯的各個(gè)方面的力學(xué)性能明顯 提高； 當(dāng)鍛比超過一定數(shù)值后， 由于形成纖維組織， 橫向力學(xué)性能急劇下降， 導(dǎo)致出現(xiàn)各向異性。 模具的電加工與機(jī)加工： 模具加工包括模具外形加工和工作型腔的加工。 二、 模具的電加工與機(jī)加工： 電加工包括電火花、電火花切割、電解。機(jī)械加工包括成形磨削、銑削和拋 電加工包括 光。 1、電加工表層組織： （1）附著碳素物質(zhì)層（2）蒸發(fā)熔融轉(zhuǎn)化層（3）融融 殘留層（4）熱變質(zhì)層 2、殘余應(yīng)力和龜裂：加工戶表面必然存在微小條文、凹凸等形狀的不均勻 性，從而帶來殘余應(yīng)力分布不均勻，并容易引起應(yīng)力集中，若應(yīng)力集中不能 通過模塊材料的變形來降低， 局部應(yīng)力超過了材料的強(qiáng)度極限， 則會(huì)在模塊 加工面上產(chǎn)生龜裂。 3、加工質(zhì)量的影響因素（1）工藝參數(shù)：加工能量增加，變質(zhì)層增加，殘余 應(yīng)力增加。 （2）模塊材料：對(duì)加工變質(zhì)層的厚度影響不大，對(duì)殘余應(yīng)力的分 布影響較大。 （二）磨削加工 1、特點(diǎn)：成形磨削方法有：成形砂輪磨削法、仿形磨削法 和夾具磨削法。其都是高硬度、高速運(yùn)動(dòng)的砂輪磨掉模塊表層金屬。 2、殘余應(yīng)力及裂紋 、殘余應(yīng)力及裂紋受摩擦熱的影響，模塊表面易發(fā)生不均勻回火、淬火， 產(chǎn)生局部硬度變化，使模塊的斷裂韌度降低，從而形成裂紋。3、影響殘余 、 應(yīng)力的因素： （1）磨削深度 深度小于 0.01mm 時(shí)殘余應(yīng)力較小，不會(huì)引起 應(yīng)力的因素： 裂紋（2）砂輪硬度及鋒利狀態(tài)，不鋒利砂輪引起發(fā)熱，溫升更高，殘余應(yīng) 力上升（3）回火工藝 回火目的是降低硬度，消除模塊在淬火過程中的殘 余應(yīng)力。 模具熱處理（一）氧化和脫碳氧化使表面形成氧化皮，影響冷卻的均勻 三、模具熱處理 性；脫碳則造成淬火后硬度不足，或出現(xiàn)軟點(diǎn)。采用鹽浴爐加熱和箱式保護(hù) 加熱可有效防止。鹽浴爐加熱必須充分脫氧且做好撈渣工作;箱式保護(hù)加熱 須將模具裝箱時(shí)，加干木炭、干生鐵屑、石英砂、氧化鋁粉密封。 (二)過熱和過燒：由于加熱溫度過高或高溫下加熱時(shí)間過長，引起晶粒粗化 過熱和過燒： 二 過熱和過燒 的現(xiàn)象是過熱， 溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了正常的加熱溫度， 以致晶界出現(xiàn)溶化和氧化 的現(xiàn)象稱為過燒。 硬度不足：原因： （三）硬度不足：原因：原材料出現(xiàn)組織缺陷加熱溫度低，或保溫時(shí)間 不足，使奧氏體合金化不足冷去速度不夠，使得部分奧氏體發(fā)生了分解， 而不能形成足夠的馬氏體加熱時(shí)表面脫碳回火溫度過高， 從而使硬度降 低過多對(duì)二次硬化鋼來說，回火溫度太低或太高。 防止硬度不足措施碳素工具鋼不宜多次退火，以防止石墨化用儀表測 防止硬度不足措施 溫， 使加熱溫度正常保溫時(shí)間的確定應(yīng)以硬度合格為依據(jù)淬火時(shí)使冷卻速 度大于鋼的臨界冷卻速度做好鹽浴的脫氧撈渣， 做好箱式爐等加熱工件的 保護(hù)校正控溫儀表，保證正常準(zhǔn)確的回火溫度（四）軟點(diǎn) 產(chǎn)生原因： 產(chǎn)生原因： （ 模具鋼化學(xué)成分偏析嚴(yán)重， 退火質(zhì)量不好， 組織部均勻加熱時(shí)模具表面 有氧化皮， 銹斑及局部脫碳使用的冷卻介質(zhì)達(dá)不到足夠強(qiáng)烈的冷卻效果 冷卻時(shí)模具互相接觸冷卻介質(zhì)使用過久， 雜質(zhì)過多堿浴水分過多大尺 寸模具淬入冷卻介質(zhì)中沒有作上下和左右的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 致使凹模型腔或厚薄 交界處粘附氣泡，降低了此部位的冷卻速度。 防止措施模具材料碳化物偏析應(yīng)在規(guī)定級(jí)別淬火加熱前除去模具表面 防止措施 的氧化皮和銹斑加熱時(shí)注意保護(hù)， 防止氧化和脫碳選擇合適的淬火冷卻 介質(zhì)控制堿浴水分淬火冷卻時(shí)將模具上下、 左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 并防止模具 零件在冷卻過程中互相接觸。 產(chǎn)生原因： （五）黑色斷口 產(chǎn)生原因：煉鋼脫氧時(shí)用了過量的鋁和硅鍛造或軋 制終止溫度過高， 隨后的冷卻太慢在 700720 攝氏度進(jìn)行了長時(shí)間退火 對(duì)原來具有馬氏體組織的鋼材進(jìn)行了長時(shí)間的退火當(dāng)進(jìn)行秋花退火時(shí)， 由 于球化不良，又重新退火，次數(shù)多（34 次） ，退火后會(huì)有石墨析出。 產(chǎn)生原因： （六）脆性 產(chǎn)生原因：鋼材中存在嚴(yán)重的非金屬雜物碳化物分布不 均勻原始組織粗大淬火加熱溫度過高， 或高溫停留時(shí)間過長回火溫度 偏低，回火時(shí)間不足在回火脆性區(qū)回火。防止措施：嚴(yán)格控制鋼材的內(nèi) 在質(zhì)量進(jìn)行預(yù)先熱處理改善組織選定合適的回火溫度， 保證足夠的回火 時(shí)間盡量避免在回火脆性溫度區(qū)回火 表面腐蝕原因： （七）表面腐蝕原因：在箱式爐中防護(hù)劑使用不良引起氧化、脫碳在鹽 浴爐中加熱， 鹽浴校正劑選用不當(dāng)模具進(jìn)行空冷淬火， 或在空氣中預(yù)冷時(shí) 間過長硝鹽中存在大量氯離子， 使模具產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕硝鹽使用溫度過 高，對(duì)模具產(chǎn)生強(qiáng)烈的氧化腐蝕模具淬火于硝鹽中，沒有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使模 具周圍局部范圍內(nèi)硝鹽溫度過高模具淬火后沒有及時(shí)清洗。防止措施： 防止措施： 防止措施 裝箱保護(hù)鹽浴及時(shí)脫氧、 撈渣盡量不進(jìn)行空冷淬火硝鹽使用溫度不應(yīng) 超過 500 攝氏度淬火與回火后及時(shí)清洗并防銹 產(chǎn)生原因： （八）裂紋 產(chǎn)生原因：原材料內(nèi)有顯微裂紋未經(jīng)預(yù)熱而使用過急的 加熱速度冷去介質(zhì)選擇不當(dāng)，冷去速度過于劇烈在 Ms 點(diǎn)以下，冷去速 度過大多次淬火而中間未經(jīng)充分退火淬火后未及時(shí)回火回火不足或 在回火脆性區(qū)域回火表面增碳、 脫碳化學(xué)熱處理不當(dāng)， 多次滲金屬時(shí)溫 度過高。防止措施： 防止措施： 防止措施 應(yīng)嚴(yán)格控制原材料內(nèi)在質(zhì)量采用預(yù)熱或充分烘烤 凹槽絲孔、 尖角、 非工作部位的直角盡可能減少其冷去速度模具加熱后淬 火前贏進(jìn)行充分的預(yù)冷以減小溫差，防止開裂正確選用冷去介質(zhì)凡水油雙介質(zhì)淬火模具分級(jí)冷卻模具以淬好模具要立即回火合金鋼模具 應(yīng)采用兩次以上回火凡需返修或重新淬火的模具， 必須進(jìn)行充分的中間退 火。檢查裂紋的方法：磁粉探傷法肉眼觀察法 檢查裂紋的方法： 檢查裂紋的方法 熱處理變形： （九）熱處理變形：分為體積變形和形狀變形，產(chǎn)生原因是淬火和回火時(shí)熱 應(yīng)力、殘余應(yīng)力以及組織應(yīng)力，使模具變形。減少熱處理變形方法：可通過 合理的預(yù)處理， 合理的熱處理工藝， 合理的加熱速度， 淬火介質(zhì)和冷去方式， 最后合理地校正進(jìn)行。同時(shí)還應(yīng)正確地選用鋼材，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)型式。 （五） 模具維護(hù)和管理）現(xiàn)場維護(hù) 現(xiàn)場維護(hù)：模具安裝在相應(yīng)的設(shè)備上工作之前， 現(xiàn)場維護(hù) 2 之后，間隙停頓時(shí)的維護(hù)稱為現(xiàn)場維護(hù)。對(duì)熱作模尤為重要 1 預(yù)熱：熱作模 預(yù)熱： 具成形的毛坯溫度高， 在用室溫下模具成形高溫毛坯時(shí)， 由于巨大的溫度差 使模具與毛坯接觸的表面溫度急劇上升， 帶來很大的熱應(yīng)力， 易直接造成模 具開裂。預(yù)熱是壓鑄模，熱鍛模服役中現(xiàn)場維護(hù)必不可少的內(nèi)容。若預(yù)熱溫 度過高，造成模具服役中溫度過高，易產(chǎn)生塑性變形，因此，熱作模的預(yù)熱 溫度宜 250-300 攝氏度 2 間歇工作時(shí)的保溫：停工時(shí)，如不保溫，模具經(jīng)受 間歇工作時(shí)的保溫： 一次較大的“冷沖擊” ，開工時(shí)又經(jīng)受一次較大的熱沖擊，這樣的急冷急熱 帶來的熱應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)力疊加， 易在模具內(nèi)萌生裂紋并引起開裂 250-300 為宜 3 停工時(shí)的緩冷 停工時(shí)的緩冷：模具服役后，隔天再用或?yàn)榱司S修拆下前，不讓其直接冷 到室溫，必須緩冷，使模具的溫度緩慢下降，減小“冷沖擊” 。 非現(xiàn)場維護(hù)： 去應(yīng)力退火：熱作模具服役 非現(xiàn)場維護(hù)：模具從設(shè)備上拆下來的維修稱1 去應(yīng)力退火 一定時(shí)間后， 存在了較大的內(nèi)應(yīng)力， 造成模具的塑性變形與斷裂 2 超前修模 超前修模： 模具服役一段時(shí)間后， 為了提高模具總壽命， 把模具拆下來修理稱提前消 除隱患，有利于提高模具總壽命。 模具的管理： 模具的管理：廣義上指模具在制造和使用等過程中要嚴(yán)格按規(guī)程要求進(jìn)行， 生產(chǎn)中則指模具有安裝，調(diào)試，拆卸，運(yùn)行保管時(shí)要遵守規(guī)則，避免因人為 的疏忽而帶來模具的損傷。對(duì)模具種類和數(shù)量較多的大型汽車廠尤為重要。 安裝前，應(yīng)檢查模具技術(shù)狀態(tài)是否完好，并把設(shè)備調(diào)到正確的位置，安裝時(shí) 必須嚴(yán)格按照裝模順序進(jìn)行，并把模具裝在正確的位置后固緊。 使用中， 隨時(shí)清除雜物并定期檢查模具的緊固件是否有松動(dòng)， 如有應(yīng)及時(shí)固 緊，使用完后應(yīng)清理雜物后在合模。 模具進(jìn)庫保管時(shí)， 應(yīng)在滑動(dòng)表面及某些防銹部位涂上潤滑油， 其他部位涂漆。 第五章 模具材料 第一節(jié) 模具材料概述 1.模具制造包括模具的設(shè)計(jì)、選材、熱處理、機(jī)械加工、試調(diào)安裝等過程。 2.模具類型分為冷作模具材料、熱作模具材料、塑料模具材料、其他模具材 料。 3.模具材料的類型：鋼鐵材料、非鐵金屬材料、非金屬材料。 4.模具材料的一般性能分使用性能、工藝性能。 模具材料使用性能要求：、硬度和耐磨性（冷作模具一般要求硬度在 60RHC 左 右 熱 作 模 具 一 般 在 4250HRC 左 右 塑 料 模 具 通 常 在 4560HRC）2 強(qiáng)度和韌性 3 抗熱性能（熱強(qiáng)性和熱硬性熱穩(wěn)定性熱 疲勞抗力抗粘著性） 5.抗熱處理、熱強(qiáng)性（高溫強(qiáng)度）和熱硬性。蠕變：工作溫度高于金屬的 再結(jié)晶溫度、 工作應(yīng)力超過金屬在該溫度下的彈性極限時(shí)， 隨著時(shí)間的延長， 金屬發(fā)生極其緩慢的變形現(xiàn)象。 （蠕變抗力越大，金屬的高溫強(qiáng)度越高） 。熱 硬性是指材料在升高到較高溫度時(shí)保持硬度穩(wěn)定的能力。 、熱穩(wěn)定性 、 熱疲勞抗力 受熱和冷卻交替進(jìn)行， 模具內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力循環(huán) 作用，反復(fù)進(jìn)行會(huì)發(fā)生疲勞現(xiàn)象產(chǎn)生的疲勞稱之為冷熱疲勞或熱應(yīng)力疲勞 、抗粘著性（抗咬合性） 6.工藝性能要求：、熱加工工藝性能:包括鍛軋、鑄造、焊接等性能。 、 冷加工工藝性能： 包括切削、 拋光、 研磨等性能。 、 熱處理工藝性能： 要 求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，脫碳敏感性低，特別是 要有足夠的淬硬性和淬透性。 淬硬性保證了模具的硬度和耐磨性， 淬透性保 證了尺寸模具的強(qiáng)韌性及斷面性能的均勻性。 7.模具選材的一般原則：、使用性能足夠 、工藝性能良好 、供應(yīng)上 能保證 、經(jīng)濟(jì)性合理。 8.模具選材考慮因素：一、模具的工作條件因素：、承載受力的大小、速 三、模具所加工 度 、工作溫度 腐蝕情況 二、模具的失效因素 的產(chǎn)品因素： 產(chǎn)品批量的大小 、 產(chǎn)品質(zhì)量的高低 、 產(chǎn)品的材質(zhì) 四、 模具的結(jié)構(gòu)因素：、模具的大小 、模具的形狀 、模具的不同組件、 不同部位 模具組成可分成工作零件與輔助零件。 五、模具的制造工藝 因素 六、模具的設(shè)計(jì)因素 、不同模具采用不同結(jié)構(gòu)材料 、低級(jí) 材料強(qiáng)化處理 9.模具材料的發(fā)展趨向： 、 由于壓力加工工藝迅速發(fā)展、 新工藝不斷出現(xiàn)、 對(duì)模具的各種要求愈來愈高， 所以對(duì)模具材料的性能要求也愈來愈高。 模 具材料由低級(jí)材料向高級(jí)材料發(fā)展， 發(fā)展的趨向由碳素工具鋼低合金工具 特別是表面強(qiáng)化處 鋼高合金工具鋼高合金材料 模具熱處理新技術(shù)， 理工藝發(fā)展很快， 在模具中廣泛應(yīng)用， 出現(xiàn)用碳鋼及低合金鋼等低級(jí)材料進(jìn) 行表面強(qiáng)化處理代替高合金鋼的動(dòng)向。 、 根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展需要和本國資源 情況，模具鋼號(hào)不斷篩選精簡、補(bǔ)充更新。 、模具材料以工具鋼為主， 也使用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、粉末冶金材料、有色金屬和塑料等 從鋼材發(fā)展到非 鋼材料，從金屬發(fā)展到非金屬材料領(lǐng)域。 第二節(jié) 冷作模具鋼 冷作模具： 在常溫下對(duì)材料進(jìn)行壓力加工或其他加工所使用的模具， 它包括 沖裁模、拉拔、壓型模、冷墩模、冷擠模. 一特點(diǎn) 1）沖裁模 沖裁模：它是帶有刃口、工作是沖切、分離材料而獲得一定形 沖裁模 狀、尺寸工件的模具，包括落料模、沖孔模、切邊模等。1 工作條件：主要 承受沖擊力、剪切力。2 失效形式：主要是磨損、崩刀。3 性能要求：高硬 度、高耐磨性，一定的韌性，較高的抗彎強(qiáng)度和高的斷裂抗力。 拉拔模及成形模： 拉拔模及成形模 它是將棒材和板材進(jìn)行延伸和壓迫使之成為一定形狀和尺 寸的產(chǎn)品的模具。 1 工作條件：工作時(shí)物料受拉應(yīng)力延伸變形。2 失效形式：磨損、咬合、擦 傷、變形。 3 性能要求：1 對(duì)拉拔模，要有很高的耐磨性和硬度及抗要和性。2 對(duì)成形 模要求以上的拉拔模這些性能外，還要一定強(qiáng)韌性。 冷鐓模：它是在沖擊力作用下降棒料鐓成一定形狀和尺寸的產(chǎn)品的模具。 冷鐓模 1 工作條件：工作時(shí)，物料受強(qiáng)烈鐓擊。2 失效形式：發(fā)生鐓粗、局部變形 3 足夠的硬度， 凸模 （鐓頭） 6062HRC,凹模 5860HRC, 及破裂。 性能要求： 要求模具型面有適當(dāng)?shù)挠不疃龋?.5mm）和硬度分布，心部有足夠的強(qiáng) 度和韌性。 冷擠模： 冷擠模 使金屬在強(qiáng)大的均勻的近于靜擠壓力作用下產(chǎn)生塑料流動(dòng)而成形產(chǎn) 品的模具。 1 工作條件：工作時(shí)，物料承受強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力作用，金屬發(fā)生劇烈的流 動(dòng)，變形位移大。2 失效形式：變形、磨損、沖頭折斷。3 性能要求：要求 模具具有高的強(qiáng)度和硬度，并有一定的韌性，以防沖擊折斷。 二冷作模具材料分類 按材料的類型分為：鋼鐵、硬著合金、低熔點(diǎn)合金、 高分子材料、木材等。 主要用鋼材為主，一般用：碳素工具鋼、低合金工 具鋼、高碳高鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼、中碳合金鋼等。 一、 冷作模具特點(diǎn)：高的硬度和耐磨性、足夠的強(qiáng)度、適當(dāng)?shù)捻g性。 冷作模具鋼通常在成分上意高碳為主， 以滿足高硬度和高耐磨性的需要。 如 果為提高模具抗沖擊能力， 需增加韌性時(shí)， 可選中碳鋼， 可用熱作模具代替。 在冷作模具鋼中加入合金元素時(shí)， 主要為提高淬透性和耐磨性， 對(duì)耐磨性要 求不高的模具，多加入碳化物形成元素，如 Cr,Mo,W,V 等多元合金鋼。 二、 冷作模具鋼的分類、性能和選用 按作模具鋼的分類和選用主要有： 按成分和性能來分類和選用按元素成 分分類和選用按性能分類和選用 （一） 按成分和性能分類和選用高碳工具鋼高碳低合金鋼高耐磨鋼 特殊用途冷作模具鋼 1、高碳工具鋼：這類鋼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.7%1.3%之內(nèi)，價(jià)格便宜，原材料 來源方便，加工性好，熱處理后可得到較高的硬度和耐磨性，用于制造尺寸 不大，形狀簡單受力負(fù)輕負(fù)荷的模具零件。 T8A 鋼的過熱敏感性大，晶粒易粗化，韌性差，淬火后沒有過剩碳化物， 耐磨性差。 T7A 耐磨性不及 T10A，但有較好的韌性，可用于韌性要求高的冷作模具。 T10A（T11A）高碳工具鋼中，過熱敏性小，能獲得比較細(xì)小顆粒，適當(dāng) 熱處理后，有較高的強(qiáng)度和韌性，淬火后有未溶碳化物，增加耐磨性。 T12A 鋼過剩碳化物多，顆粒大，分布不均，易成網(wǎng)狀，使性能變壞，生產(chǎn) 只用于韌性不高，硬度和耐磨性高的切邊和剪刀。 2、高碳低合金工具鋼：有較高含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.8%以上，它在碳素工具鋼中 加入適量的 Cr,w,Mn,Si,Mo,V 等合金元素， 合金元素總質(zhì)量風(fēng)數(shù)在 5%以下， 則有良好的耐磨性，淬變形小用于形狀復(fù)雜，截面積大，承受負(fù)載大變形要 求嚴(yán)格的中小型冷作模具中。常用的高碳低合金工具鋼有 9Mn2V,MnCrWV,9SiCr,CrWMn,GCr5 等。 9Mn2V 主要用 Mn 來合金化提高鋼材的淬透性， 同時(shí)加入 Si 或 V 以減少鋼 的熱敏性。 用途：冷沖模，落料模，彎曲模等。 CrWMn 鋼同時(shí)含 Cr 和 Mn 具有高淬透性，含有 W，在淬火和低溫回火后 比 9Mn2V 和 9SiCr 含有較多的碳化物，具有較高的硬度和耐磨性。 9SiCr 鋼是低合金鋼，淬硬性和淬透性高。用途：沖模，打印模，滾絲模具 等。 （ 3、高耐磨鋼（高碳鉻鋼，高碳中鉻鋼，高速鋼） 1）高碳高格鋼 w(c)1.3%2.3%,w(Cr)11%13%）最常用有 Cr12 和 Cr12MoV Cr12 特點(diǎn)： 硬度和強(qiáng)度高，高耐磨性和淬透性變形小 （2）高碳中鉻鋼：主要有 Cr6WV,Cr5Mov,Cr4W2WoV 和 6Cr4W3Mo2VNb。 他的含量低，共晶碳化物少均勻，耐磨性好，熱處理變形小。應(yīng)用：制造重 負(fù)載，高精度的冷作模具。 （3）高速鋼：常用的有 W18Cr4V,w6MO5Cr4V2 和 6W6Mo5Cr4V 以及 W12Mo3Cr4V3N 鋼。特點(diǎn)：高硬度，抗壓強(qiáng)度和耐磨性，適用于重負(fù)載， 高壽命和加工硬材料的冷做模具。 (重點(diǎn)) 冷作模具鋼的選材？ 1 模具尺寸不大可選用高碳工具鋼： 尺寸較大可選高碳低合金工具鋼尺 寸更大可選用合金元素更多的高耐磨鋼 2 按模具形狀和受力考慮選材：模具形狀簡單，不易變形，截面大，載荷 輕可選用高碳工具鋼（9Mn2V）模具形狀復(fù)雜，易變形，截面大，載荷 重可選用高耐磨模具鋼(Cr12) 3 按模具性能要求考慮選材：模具要求耐磨性高，淬火后變形小可選用高 耐磨鋼對(duì)載荷沖擊大的模具，可選用沖擊韌性高的中碳合金鋼 4 按模具壓制產(chǎn)品的批量考慮選材：壓制產(chǎn)品批量小可選用高碳工具鋼和 高碳低合金模具鋼批量大可選用高耐磨模具鋼 5 按模具用途來考慮選材 （二）冷作模具鋼按元素成分分類和選用 按元素成分分；A 碳素冷作模具鋼：加工性好，便宜，熱處理可得到較好 硬度和耐磨性，用于制造尺寸小，形狀簡單，輕載模具零件 B 低合金冷作 模具鋼：強(qiáng)度，耐磨性淬透性不高，適用小型，批量小的沖裁模，彎曲模， 拉延模等。C 中合金冷作模具鋼：強(qiáng)度高，淬透性和耐磨性高，適用于中大 型，產(chǎn)品為大批量的沖裁模，彎曲模和拉延模。D 高合金冷作模具鋼：強(qiáng)度 高，淬透性和耐磨性好，適用于產(chǎn)品為大批量的沖裁模，彎曲模，拉延模， 鐓鍛模，冷擠模等 1 冷作模具鋼按性能分類和選用 按性能分： 低淬透性冷作模具鋼： 1 加工性好， 具有一定的疲勞抗力和韌性， 用于中小批量模具制品和抗沖擊載荷模具 2 低變形冷作模具鋼：淬透性好， 3 變形易控制，用于中小批量模具制品。3 微變形冷作模具鋼：淬透性高，中 等回火抗力， 高耐磨性， 淬后體積變化可控制到微小。 高強(qiáng)度冷作模具鋼： 4 抗壓強(qiáng)度高， 回火抗力和耐磨性高。 韌性差價(jià)格貴。 高強(qiáng)韌性冷作模具鋼： 5 高強(qiáng)度高韌性。6 抗沖擊冷作模具鋼：抗沖擊疲勞性好，但耐磨和強(qiáng)度差。 五 新研制和引進(jìn)的冷作模具鋼 （一）高強(qiáng)韌性冷作模具鋼基體鋼 1 基體鋼：指成分與高速鋼淬火后的集體組成（M）成分大致相同，性能有 所改善的一類鋼，它減少共晶碳化物，其分布均勻，提高了韌性。 2 我 國 研 制 的 冷 作 模 具 集 體 鋼 推 廣 應(yīng) 用 的 基 體 鋼 ： 65Nb,CG2,012A1,LD1,LM1,LM2 等。65Cr4W3Mo2VNb 鋼簡稱 65Nb，成 分上 w（c）0.2%0.3%可細(xì)化晶粒，阻止長大，含 w(c)0.6%0.7%增加了少 量的一次性碳化物，提高耐磨性和高的強(qiáng)度和韌性。 5Cr4Mo3SiMnVAL 鋼簡稱 012AL 是一種冷熱模兼用鋼，降低了含碳量，提高合晶元素含量， 提高了人疲勞性。 6Cr4Mo3Ni2WV 鋼代號(hào) CG-2 鋼是一種冷熱兼用模具鋼 7Cr7Mo3V2Si 鋼代號(hào) LD1 鋼，其機(jī)械加工性 差，并有高耐磨性 565W8Cr4VTi 鋼 65Cr5Mo3W2VsiTi 鋼代號(hào) LM1 鋼 LM2 鋼 二微變形空淬鋼 1 微變形鋼：這類鋼有較高的淬透性，可用冷卻速度緩和的淬火介質(zhì)，從而 減少淬火應(yīng)力， 降低變形開裂傾向， 并在熱處理時(shí)可調(diào)節(jié)殘余奧氏體和馬氏 體相對(duì)量比例，因而降低了比例體積差，達(dá)到微變形，幾乎不變形。 2 微變形鋼的類型（主要有 GD,CH-1 鋼）1）7CrNiMnSiMoV 鋼代號(hào) GD 是 ） 一種高韌性低合金鋼，屬于低溫空淬微變形鋼。特點(diǎn)：強(qiáng)韌性好，工藝性能 好，淬火溫度低，淬透性好，空淬變形小。2）7CrSiMnMoV 鋼代號(hào) CH-1 ） 鋼是一種火焰淬火鋼，屬于低合金空淬微變形鋼。特點(diǎn)：良好的淬透性和淬 硬性，能獲得較好的強(qiáng)度和韌性配合的性能。 1.引進(jìn)的冷作模具鋼D2 一種高鉻性萊氏體模具鋼該鋼，在性能上有極高 的耐磨性很好的保持刃口鋒利性。 用途： 硅鋼和薄板的冷沖模， 落料修邊模， 冷切剪刃，剪切模，拉絲模等 D7 一種特殊耐磨性的冷作模具鋼，用途：落料模，成形模，滾絲模，壓 光工具等。A2 屬于空淬冷作模具鋼。特點(diǎn)：良好的空淬性硬化能。 （冷速 穩(wěn)定作用：給定淬火溫度下，冷卻速度越低，殘余奧氏體數(shù)量越多，此現(xiàn)象 稱冷速穩(wěn)定作用）用途：落料模，成形模，沖頭等工具。A7 認(rèn)為是 A2 改型鋼， 成分上 w(v)4.75%,w(c)2.3%等比 A2 增加， 是屬于空淬冷作模具鋼。 第三節(jié) 熱作模具鋼 1 熱作模具：金屬材料加熱到再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加工的模具。 2 熱作模具的分類：一，按加工形式分：1.熱沖切模具；2.熱變形模具；3. 壓鑄模具；二，按模具所加工的條件分：1.加工金屬材料模具；2.加工非金 屬材料模具； 3 熱作模具工作條件的考慮因素：1.設(shè)備特性因素；2.被加工材料因素： （1. 加工黑色金屬，加工的是一般鋼材，則模具受熱多，溫升高，易軟化，磨損 和熱疲勞；2.加工有色金屬，工作溫度相應(yīng)加工黑色金屬低，抗熱疲勞的性 能要求不高）3,潤滑及冷卻條件因素。 （1）高溫被加工物料接觸模具型面而傳導(dǎo)的 4 熱作模具工作時(shí)的受熱原因： 熱量； （2）加工時(shí)物料與模具型面間產(chǎn)生摩擦?xí)r摸彩功轉(zhuǎn)換成熱能； （3）被 加工物料在型腔種變形所發(fā)生的變形功轉(zhuǎn)換成熱能； （4） 工作前模具預(yù)熱吸 收的熱量。 5 模具溫度升高的決定因素是： （1）被加工坯料的加熱溫度； （2）坯料與型 面的接觸溫度； （3）坯料與模具的導(dǎo)熱性； （4）坯料與型面之間的間隙；坯 料在模具型腔種的摩擦與變形程度； （5）潤滑與冷卻條件，循環(huán)周期。 6 模具溫度對(duì)材料組織和性能的影響： （一）當(dāng)溫度低于模具材料的 AC1， 溫度低于回火溫度，組織性能基本穩(wěn)定；溫度高于回火溫度時(shí)，使回火組織 繼續(xù)轉(zhuǎn)變， 性能也發(fā)生相應(yīng)變化， 包括力學(xué)性能的變化和物理學(xué)性能的變化； （二）當(dāng)溫度高于模具材料的 AC1 不可能發(fā)生相變。發(fā)生馬氏體相變的條 件是： （1）模具的最高溫度高于模具材料的 AC1 線； （2）轉(zhuǎn)變時(shí)間足夠； （3）模具的最低溫度低于模具材料的 MS。當(dāng)滿足以上條件時(shí)，模具型面 會(huì)出現(xiàn)因馬氏體相變而形成的白硬層，超過 AC1 時(shí)間越長，馬氏體層的厚 度越厚。相變會(huì)產(chǎn)生以下影響（1）組織發(fā)生變化的同時(shí)引起性能的變化； （2）產(chǎn)生組織應(yīng)力，有時(shí)會(huì)加劇熱疲勞程度； （三）模具反復(fù)冷熱產(chǎn)生熱應(yīng) 力循環(huán)。 7 各類熱作模具的工作條件及要求： （一）錘鍛模：在高溫下通過沖擊加壓，強(qiáng)迫金屬成型的工具。 （1）工作條 件：工作時(shí)承受巨大的沖擊載荷外，還受到很大的壓應(yīng)力，拉應(yīng)力和彎曲應(yīng) 力； （2）失效形式：產(chǎn)生磨損，可能發(fā)生斷裂，極易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，引起 塑性變形； （3）性能要求：在高溫下保持良好的沖擊韌性，搞的賴磨性及一 定的硬度；優(yōu)良的賴熱疲勞性，高的淬透性，使整個(gè)截面得到均勻的力學(xué)性 能；倆面很好的工藝性和抗氧化性。 （二）告訴錘鍛模：一種新型的熱鍛模具，錘體小，結(jié)構(gòu)簡單，錘擊速度快， 鍛件質(zhì)量精度高，生產(chǎn)力高，使用薄壁等難成形件，可用作模鍛和精密鍛造 （2） （1）工作條件：承受了大沖擊，高溫，強(qiáng)烈摩擦，工作條件苛刻繁重； 失效形式：模具以斷裂及磨損為主，機(jī)械及冷熱應(yīng)力疲勞均嚴(yán)重，易產(chǎn)生疲 勞裂紋同時(shí)還易產(chǎn)生塑性變形； （3）性能要求：強(qiáng)韌性好，有高的強(qiáng)度及韌 性： （三）壓力機(jī)鍛模及熱擠壓模： （1）工作條件：模具承受巨大壓力但沖擊力 不太大， 沖擊負(fù)荷小于錘鍛模， 與金屬接觸時(shí)間比錘鍛模長， 受熱厲害； （2） 熱擠壓模的溫升與以下因素有關(guān)：擠壓金屬因素；擠壓工藝因素；毛坯尺寸 因素； （3）失效形式：有脆斷，冷熱疲勞，塑性變形，磨損及表面氧化腐蝕； （4）性能要求：根據(jù)鍛壓材料及擠壓金屬的差異，受熱情況尺寸大小，受 力狀況而定； （四）熱沖切（裁）模： （1）工作條件:切邊凹模完成剪切過程，因而凹模 刃口與毛坯相摩擦，同時(shí)也承受一定的沖擊載荷； （2）熱沖裁模的受力及溫 升的因素：設(shè)備因素；坯料因素；機(jī)械的熱載荷大小因素； （3）失效形式： 刃口磨損，崩刀，卷邊； （4）想能要求：高的耐磨性，高的硬度及熱硬性。 為避免崩刀，應(yīng)具有一定的強(qiáng)韌性； （五）壓鑄模:在高壓下使也太金屬壓鑄成形的一種模具.(1)工作條件：工作 中模具反復(fù)與熾熱金屬接觸，承受高壓作用；經(jīng)常與液體金屬接觸，反復(fù)多 次被加熱，冷卻，受到急熱急冷的作用；液體金屬壓鑄時(shí)，沖刷嚴(yán)重，有強(qiáng) 烈列摩擦； （2）失效形式：疲勞損傷；沖蝕，氣蝕腐蝕，尤其是低溫合金的 壓鑄，磨損是主要的是要形式； （3）性能要求：優(yōu)良的耐冷熱疲勞性，避免 多次反復(fù)加熱和冷卻而出現(xiàn)的早期龜裂； 高溫下能保持高的強(qiáng)度， 足夠的硬 度，高的耐磨性和一定的沖擊韌度；高的淬透性，使整個(gè)截面性能均與，尤 其對(duì)尺寸大的模具更為重要；高的耐熱性，抗腐蝕性，抗粘膜性好。 8模具的尺寸越大，則硬度越低；尺寸越小，硬度越高；形狀越復(fù)雜則硬 度越低；反之則形狀越簡單則硬度越高。 9熱作模具鋼的特點(diǎn)： （1）大多數(shù)為合金工具鋼，少數(shù)用高溫合金和硬質(zhì) 合金； （2）為滿足較高韌性，導(dǎo)熱性和合金含量的要求，這類模具鋼的碳的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，為中碳成分； （3）隨鍛壓機(jī)械能力的加大，加工件形狀的復(fù) 雜化和尺寸精度要求的提高以及加工材料加工難度的增大，模具趨向大型 化，高精度，高性能，材料趨向多元合金化和合金總含量增大； （4）熱作模 具鋼的模體部分一般不用碳素鋼制造， 這是因?yàn)樘妓劁摰拇阃感裕?熱疲勞抗 力差，脆性大，易崩裂。 （1）按用途分：錘鍛模具用鋼，機(jī)械和熱擠壓模具 10,熱作模具鋼的分類： 用鋼，壓鑄模具用鋼，熱沖裁模具用鋼； （2）按性能分：高韌性熱作模具鋼， 高熱強(qiáng)性熱作模具鋼，高耐磨性熱作模具鋼； （3）按合金元素分類：低合金 熱作模具鋼，中合金熱作模具鋼，高合金熱作模具鋼； （4）按合金元素含量 及熱處理后性能分類：低耐熱高韌性鋼，中耐熱韌性鋼，高耐熱性鋼，特殊 用途模具鋼。 低耐熱高韌性鋼：種 (四)熱作模具鋼按元素含量及熱處理后性能分為：1 低耐熱高韌性鋼 類 5CrNiMo,5CrMnMo,4CrMnSiMoV,5Cr2NiMoV 等 特點(diǎn)： 成分上 W(C)0.4%0.6%屬于亞共析鋼或接近共析鋼其中 Cr-Mn,Cr-Ni 配和 加入提 高淬透性和強(qiáng)化作用。加入 Mo 可提高回火抗力，防止回火脆性，加入 V 可細(xì)化晶粒，加入 Mo,V 可形成碳化物，提高耐磨性。 性能上：淬透性高，有一定的回火穩(wěn)定性和高溫強(qiáng)度，耐熱性差，該鋼有 高的沖擊韌性和高的疲勞強(qiáng)度，屬于高韌性鋼，同時(shí)還有導(dǎo)熱性，好的抗氧 化性和加工工藝性 各鋼號(hào)