模具學(xué)習(xí)從零開始第六期-模具應(yīng)用材料與刀具

模具基本知識(shí)

——模具材料應(yīng)用及刀具模具材料

——選用原則及分類模具材料的性能水平、材質(zhì)優(yōu)劣、使用合理與否等因素，對(duì)于模具的制造精度、合格品率、工作時(shí)的承載能力、壽命及成本，均有密切的關(guān)系。因此在設(shè)計(jì)和制造模具過程中，對(duì)于選材方面應(yīng)綜合考慮模具的種類、制件批量、制件材料和制件復(fù)雜程度等因素。

模具材料一般選用碳素工具鋼、合金工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、硬質(zhì)合金、鑄鐵、有色金屬等。通常把模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。

冷作模具鋼用于制造冷沖壓模(沖裁模、彎曲模、拉伸模、成型模)、冷鐓模、冷擠壓模、拉拔模(鋼管、圓鋼冷拔模)等。 冷作模具使用溫度較低，一般不超過300℃，對(duì)模具材料的高溫性能沒有特殊的要求，但冷作加工的材料一般都具有較高的強(qiáng)度水平，變形抗力比較大，因此冷作模具材料要求在常溫下具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、高抗疲勞性、足夠的韌性、高淬透性和熱處理不變形(或小變形)及淬火、回火時(shí)不易開裂等性能。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢鋼等。

模具材料

——冷作模具鋼鋼種標(biāo)準(zhǔn)出廠硬度CMC分類主要特性使用硬度CMC分類用途說明GB

(中國)ASSAB

(瑞典)AISI

(美國)W-Nr

(德國)JIS(日本)冷

作

模鋼具材料Cr12XW-5D31.2436SKD2HB230-255CMC03.11高碳、高鉻型鋼，具有較好的淬透性和良好的耐磨性，熱處理變形小，沖擊韌性較差，較易碎裂。HRC56~62CMC04.1用來制造受沖擊負(fù)荷一般，要求具有高耐磨性的冷沖模、壓印模、搓絲板、冷擠模等。Cr12MoVXW-42D21.2379SKD11HB230-255CMC03.11高碳、高鉻型鋼，具有良好的淬透性和很高的耐磨性，熱處理變形小，韌性好，機(jī)械加工高性能優(yōu)良。HRC56~64CMC04.1用來制造要求高耐磨性大型復(fù)雜冷作模具，如切邊模、滾邊模、拉拔模和要求高耐磨、高強(qiáng)度的冷沖模。DC53(SKD11改良，日本大同特鋼牌號(hào))HB230~255CMC03.11高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性，淬火后經(jīng)高溫回火(520-530℃)減少了殘余應(yīng)力，其韌性在冷作模具鋼中尤為突出，制造的工模具較少出現(xiàn)裂紋和開裂。HRC58~62CMC04.1用于制造精密沖壓模。冷鍛、深拉和搓絲用模具。高速?zèng)_裁沖頭，不銹鋼板凸模。CrWMnDF-3O1

1.2510

SKS3HB220~255CMC02.1具有較高的淬透性、一定的硬度和耐磨性，但加熱時(shí)易形網(wǎng)狀碳化物。HRC57~62CMC04.1用作沖制薄鋼板、有色金屬的輕載復(fù)雜形狀、高精度的冷沖模具。Cr5Mo1VXW-10A21.2363SKD12HB215CMC03.11空冷淬透性鉻鋼，韌性極佳，高耐磨損性，熱處理變形小。HRC58~61CMC04.1用作制造拉伸模、卷邊模、壓花模、磨損性塑料模。MoCr鑄鐵0.6025CrMoFC25CrMoHB190~240CMC08.2合金灰鑄鐵材料，其耐磨性比普通灰鐵高一倍，可火焰表面淬火。HRC50~60CMC08.2常用于汽車沖壓模內(nèi)板薄板零件拉延模(凸凹模，壓邊圈)。模具材料

——冷作模具鋼熱作模具鋼主要用于制造對(duì)高溫狀態(tài)下的工件進(jìn)行壓力加工的模具，如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。熱作模具在工作中，都要和熾熱的工件接觸，經(jīng)受著反復(fù)的加熱和冷卻，還要承受較高的單位壓力和沖擊載荷，因而要求模具所用的材料，具有良好的高溫機(jī)械性能、高的淬透性、良好的導(dǎo)熱性和耐熱疲勞性。為此，熱作模具所用的鋼材，含碳量一般都不高，在中碳或低碳的范圍內(nèi)，并采用鉻、錳、鉬、鎢、釩等合金元素進(jìn)行合金化，以提高淬透性和高溫性能(回火穩(wěn)定性、耐熱疲勞性等)。 常用的熱作模具鋼有：中低含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具鋼；對(duì)特殊要求的熱作模具鋼，有時(shí)采用高合金奧氏體耐熱模具鋼制造。模具材料

——熱作模具鋼鋼種標(biāo)準(zhǔn)出廠硬度CMC分類主要特性使用硬度CMC分類用途說明GB

(中國)ASSAB

(瑞典)AISI

(美國)W-Nr

(德國)JIS(日本)熱

作

模鋼具材料VIDARSUPERIORH111.2343SKD6HB180CMC03.11H11型的改良型熱作鋼，具有較高的韌性和熱疲勞強(qiáng)度。HRC46~50CMC04.1適用于高壓壓鑄模具，熱擠出和壓力鍛造。4Cr5MoSiV8407H131.2344SKD61HB220-255CMC03.11該鋼含有較多易形成碳化物的元素鉻和鎢，具有良好的淬透性，在高~-F(600-700℃1具有較高的強(qiáng)度和硬度、熱疲勞性能，但其韌性和塑性稍差。HRC45~52CMC04.1用來制造錘鍛模，熱擠壓模，精鍛模及鑲塊，鋁、銅及合金的壓鑄模具，塑膠模具等。5CrNiMoAlVAR14L61.2714SKT4HB220-255CMC02.1具有較高的淬透性和良好的韌度，強(qiáng)度耐磨性，但容易出現(xiàn)白點(diǎn)HRC44~48CMC04.1適合制造各種形狀復(fù)雜，沖擊載荷大、工作溫度不太高、邊長＞400mm大中型錘鍛模及切邊5CrMnMo6GSKT5HB220-255CMC02.1該鋼除淬透性、耐熱疲勞性稍差外，其它性能都和5CrNiMo相似HRC44~48CMC04.1適合制造邊長≤400mm的中型錘鍛模即熱切邊模3Cr2W8VH211.2581SKD5HB220-255CMC03.11該鋼含有較多易形成碳化物的元素鉻和鎢，具有良好的淬透性，在高溫下（600～700℃）時(shí)，具有較高的強(qiáng)度和硬度、熱疲勞性能，但其強(qiáng)度和塑性較差HRC43~48CMC04.1用于制造高溫高壓應(yīng)力下，而沖擊負(fù)荷不大的凸模和凹模。如制造壓鑄模、熱擠壓模、精鍛模和有色金屬成型模等DIVAR(專利)1.2344HB160CMC03.11極佳的韌性、延展性、淬透性和抗回火軟化性能，非常好的高溫強(qiáng)度，熱處理和表面處理時(shí)極佳尺寸穩(wěn)定性。HRC46~52CMC04.1適合用于壓鑄模、熱鍛模、熱擠壓模等高性能要求的模具。模具材料

——熱作模具鋼塑料成型模具在工作過程中要承受溫度、壓力、侵蝕和磨損，并且塑料成型零件又有較高的表面質(zhì)量及尺寸要求，由此也決定了對(duì)塑料模主要成型零件材料的基本要求，具體有：具有足夠的強(qiáng)度和表面硬度，以抵抗高壓熔融塑料的沖擊和磨損。良好的切削加工性能和拋光性能，以保證復(fù)雜型腔的加工和模具成型面的粗糙度。熱處理變形小，尺寸穩(wěn)定性好。熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小，以保證塑料件尺寸精度。具有良好的耐腐蝕性，保正塑料件的表面質(zhì)量及減少拋光費(fèi)用、延長模具壽命。模具材料

——塑膠模具鋼鋼種標(biāo)準(zhǔn)出廠硬度CMC分類主要特性使用硬度CMC分類用途說明GB

(中國)ASSAB

(瑞典)AISI

(美國)W-Nr

(德國)JIS(日本)塑膠

模鋼具材料45#50#55#1045105010551.11911.12131.1203S45CS50CS55CHB165-225CMC01.2CMC01.3

屬于中碳鋼，主要化學(xué)成分C0．5％，Si0．35％，疲勞性能較好，熱處理時(shí)無回火，但淬透性較低MnO．8％。與普通軋制材料相比，材質(zhì)均勻，強(qiáng)度略高。用于制造耐磨性要求高、動(dòng)載荷及沖擊性不大的零件。尤其適用于制造標(biāo)準(zhǔn)注塑模架及模板。3Cr2Mo618P201.2738PDS5預(yù)硬HB330~370CMC02.2該鋼淬透性好，預(yù)硬度達(dá)28～32HRC，具有良好的切削加工性能和鏡面研磨性能?？蛇M(jìn)行表面處理，如鍍鉻、氮化處理等。可熱處理至HRC52CMC04.1采用預(yù)硬態(tài)供貨，模具型腔在機(jī)加工后不需熱處理即可投入使用，主要制造塑料模和低熔點(diǎn)金屬壓鑄模。3Cr2Mo+Ni718P20+Ni1.2738PDS5S預(yù)硬HB340~380CMC02.2

Ni-Cr-Mo合金工具鋼，出廠時(shí)已熱處理至30-33HRC，具備優(yōu)良的拋光性、咬花性，也可火焰硬化至52HRC。可熱處理至HRC52CMC04.1大型塑膠模具，要求表面光亮，如家電用品、汽儀表板、電腦、音響等熱塑性塑膠模。25CrNi3MoAl718HHP21H1.2738NAK80(日本大同特鋼牌號(hào))預(yù)硬HRC37~41CMC03.22高強(qiáng)度，鏡面效果特佳，放電加工良好，焊接性能佳。良好的加工性和表面光潔度，硬度分布均一。電蝕及境面研磨高性能模具汽車頂燈，冰箱蔬菜盒照明燈等透明件。3Cr13/4Cr13

S136/STAVAX4201.2083SUS420JHB215CMC05.11屬于馬氏體系不銹鋼，具有良好的熱處理尺寸穩(wěn)定性，材質(zhì)內(nèi)外均勻，耐蝕性、超級(jí)鏡面性良好。HRC50~54CMC04.1用于制造超鏡面耐腐蝕精密模具，如照相機(jī)部件、激光唱盤、透鏡、表蓋等。3Cr2NiMnMo738P20Modifie1.2738HB320~350CMC02.2預(yù)加硬，高純凈度，優(yōu)良均一性，極佳拋光性及光蝕刻花性用于半透明及需有表面光澤之塑料產(chǎn)品模具鋼,大型模具,產(chǎn)品形狀復(fù)雜及精度高之塑料模用鋼。4Cr5MoSiV8407H131.2344SKD61HB200CMC03.11具有較高的強(qiáng)度和硬度、熱疲勞性能，但其韌性和塑性稍差，加工性、拋光性及淬透性優(yōu)良。HRC45~52CMC04.1適用于高鏡面、長壽命塑膠模。模具材料

——塑膠模具鋼不同模具材料加工中刀片材質(zhì)使用及切削速度CMC分類粗加工首選刀片材質(zhì)精加工首選刀片材質(zhì)01.2，01.3GC4230GC103002.1，02.2GC4230GC103003.11GC4230GC103003.21GC4230GC101003.22GC1010GC101004.1GC1010GC101005.11GC1030GC103009.2GC1020GC101008.2GC1020GC1010加工硬模材質(zhì)GC1010定位GC1010GC1030CVD牌號(hào)HB>330HB:241-330HB:160-240熱處理后或預(yù)硬：8407，S136，NAK80，P20，718H，738，618，H13，SKD61，SKD11，XW-42，DIVAR，D2，D3，A2，O1……及鑄鐵或合金鑄鐵拉延模。未熱處理：S136，H13，SKD11，XW-42，DIVAR……C45，C50，C55及大多數(shù)其他未熱處理模具工件模具加工中工況分類

——良好工況一般來說，對(duì)于模具零件中的模坯、成型零件的半精加工，精加工均可歸結(jié)為良好工況，但僅限于刀具懸伸長徑比小于5的情況。在良好工況中一般會(huì)選擇L或M槽型的刀片，但對(duì)于精加工來說，多數(shù)情況下會(huì)選擇L槽型刃口鋒利的刀片，以獲得較好表面質(zhì)量。模具加工中工況分類

——正常工況模具零件加工中，對(duì)于刀具懸伸長徑比小于5倍時(shí)的模坯、成型零件的的粗加工、二次開粗、清角加工等歸為正常工況，對(duì)于刀具長徑比大于5倍但小于7倍的半精、精加工等可歸為正常工況。對(duì)于大部分情況下模具型腔、型芯粗模、模坯加工來說，M槽型為首選，模具加工中工況