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模具選材需要滿足的三個原則

發布時間:2019/06/29

模具選材,是整個模具制作過程中非常重要的一個環節。模具選材需要滿足三個原則:(1)模具滿足耐磨性、強韌性等工作需求;(2)模具滿足工藝要求;(3)同時,模具應滿足經濟適用性要求。

一.模具滿足工作條件要求

1.耐磨性

坯料在模具型腔中塑性變性時,沿型腔表面既流動又滑動,使型腔表面與坯料間產生劇烈的摩擦,從而導致模具因磨損而失效。所以,材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下,模具零件的硬度越高,磨損量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性還與材料中碳化物的種類、數量、形態、大小及分布有關。

2.強韌性

模具的工作條件大多十分惡劣,有些常承受較大的沖擊負荷,從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷,模具要具有較高的強度和韌性。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。

3.疲勞斷裂性能

模具工作過程中,在循環應力的長期作用下,往往導致疲勞斷裂。其形式有:小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂、接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。

模具的疲勞斷裂性能,主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。

4.高溫性能

當模具的工作溫度較高時,會使硬度和強度下降,導致模具早期磨損,或產生塑性變形而失效,因此,模具材料應具有較高的抗回火穩定性,以保證模具在工作溫度下,具有較高的硬度和強度。

5.耐冷熱疲勞性能

有些模具在工作過程中,處于反復加熱和冷卻的狀態,使型腔表面受拉、壓力變應力的作用,引起表面龜裂和剝落,增大摩擦力,阻礙塑性變形,降低了尺寸精度,從而導致模具失效。

冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一,這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。

6.耐蝕性

有些模具如塑料模在工作時,由于塑料中存在氯、氟等元素,受熱后分解析出強侵蝕性氣體,侵蝕模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加劇磨損失效。

二.模具滿足工藝性能要求

模具的制造一般都要經過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。

為保證模具的制造質量,降低生產成本,其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。

1.可鍛性

具有較低的熱鍛變形抗力,塑性好,鍛造溫度范圍寬,鍛裂冷裂及析出網狀碳化物傾向低。

2.退火工藝性

球化退火溫度范圍寬,退火硬度低且波動范圍小,球化率高。

3.切削加工性

切削用量大,刀具損耗低,加工表面粗糙度低。

4.氧化、脫碳敏感性

高溫加熱時,抗氧化性能好,脫碳速度慢,對加熱介質不敏感,產生麻點傾向小。

5.淬硬性

淬火后具有均勻而高的表面硬度。

6.淬透性

淬火后能獲得較深的淬硬層,采用緩和的淬火介質就能淬硬。

7.淬火變形開裂傾向

常規淬火體積變化小,形狀翹曲、畸變輕微,異常變形傾向低。常規淬火開裂敏感性低,對淬火溫度及工件形狀不敏感。

8.可磨削性

砂輪相對損耗小,無燒傷,極限磨削用量大,對砂輪質量及冷卻條件不敏感,不易發生磨傷及磨削裂紋。

三.模具滿足經濟性要求

在給模具選材時,必須考慮經濟性這一原則,盡可能地降低制造成本。因此,在滿足使用性能的前提下,首先選用價格較低的,能用碳鋼就不用合金鋼,能用國產材料就不用進口材料。另外,在選材時,還應考慮市場的生產和供應情況,所選鋼種應盡量少而集中,易購買。

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