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冷作模具钢的分类

点击次数:446  更新时间:2023-08-09

冷作模具钢是指使金属在冷态下变形或成形所使用的模具钢。专用冷作模具钢是Crl2型钢,其含碳量为1.45%~2.30%,含铬量为11%~13%。


因为冷作模具多在常温下工作,材料的塑性变形抗力大,模具的工作应力大,工作条件苛刻,所以对于模具性能上有一定的要求,一般要有较高的硬度和耐磨性、足够的强度、适当的韧性。


为了满足高硬度和高耐磨性的需要,冷作模具钢通常在成分上以高碳为主。在冷作模具钢中加入合金元素时,主要是为了提高淬透性和耐磨性,对于耐磨性要求高的模具,多采用加入碳化物形成元素,例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢。


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下料冲孔模具用钢


主要用于制造对金属或非金属板材进行下料、冲孔用的凸模和凹模。当薄板放在凸模、凹模之间进行冲裁时,薄板在最初阶段产生变形,随着变形量的增加,薄板的下侧表面因受到大的拉应力而产生开裂。在使用过程中,随着凹模和凸模的磨损量的增加,其刃部的尖角逐步变为圆角,导致薄板下侧产生的拉应力降低,薄板厚度方向受到压缩,增加了被冲裁板料的加工硬化和变形、延迟了板料产生裂纹的时间,坯料切断后,其断口周围产生毛刺,随着模具磨损量的增加,工件的毛刺高度增加,当毛刺高度超过规定要求时,模具就需要更换或返修。


下料冲孔模具用钢,一般根据被加工工件的材料种类、厚度、生产工件的批量和模具的尺寸精度、形状复杂程度等因素选择钢材。


当冲压低硬度的纸板,塑料板,铝、镁合金板,铜合金板时,如果冲裁产品批量不大,可选用碳素工具钢;批量较多时,可选用CrWMn、9C-iWMn、7CrSiMmMoV 等低合金钢,淬回火硬度为HRC62-64;生产批量达到100万件,可选用Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等钢号,淬回火硬度为HRC61~63;当生产批量超过100万件时,可选用高速钢、超硬高速或硬质合金制造模具。


当冲压强度高、变形抗力大的碳素钢板、硅钢钢板、不锈钢板时,要根据材料的强度、厚度、变形抗力,选择合金含量更高、耐磨性更好的高一档模具钢。


当截面尺寸较大的模具,要选用合金元素含量较高、淬透性好的模具钢。当被加工材料厚度增加时,也需要考虑选择高一档的模具钢。


冷镦模具用钢


很多紧固件是采用冷镦模具形成的。冷镦模具承受剧烈的神压载荷,其凹模表面承受很高的压应力。要求模具材料具有较高的强度、韧性和耐磨性。


冷镦模具在热处理后,表面必须具有高的硬度而心部必须具有良好的韧性,这样,表面有一定的压应力可以抵消在冷镦过程中承受的应力。


用于生产工件批量不大的冷镦模具,-般选择碳素工具钢或低合金冷作模具钢,对模具型腔表面进行局部淬火,使型腔表面硬度达到HRC60左右,而模具心5硬度为HRC35~45左右。应根据模具的截面尺寸,选择具有一定淬透性的模具钢, 以得到比较理想的淬硬层深度。淬硬层过浅,可能造成使用中型腔塌陷:硬化层过深,可能使模具在使用过程中出现开裂现象。


对于要求使用寿命长的冷镦模具,则采用高合金模具钢(如C-5Mo1V,Crl2,Crl2MV, 7QMo2V2Si 等)、高速钢(如W6Mo5Cr4V2. w18Cr4V,粉末高速铜等)、 钢结硬质合金或钴含量较高韧性好的硬质合金制造。为了使模具能承受较高的冲击载荷,般采用镶块式模具结构。 模具外套采用高韧性的合金结构钢或4Cr5MoSiV1等热作模具钢制造,热处理后的硬度为HRC45左右。高硬度冷镦模具镶块采用高合金模具材料制造,用冷压或热压法镶入外套,使之紧密接触,外套对内套造成一定的压应力,以改善模具的服役条件,延长模具的使用寿命。


冷挤压模具用钢


在冷挤压过程中凹模经常承受外套的预压应力和挤压过程中的拉伸应力,凸模则承受巨大的压应力。工件在变形过程中所产生的热量也部分地被模具吸收,所以模具材料还需要具有一定的高温硬度和热稳定性。另外,模具表面往往会产生磨损和挤伤,从而造成工件的尺寸、形状变化,表面粗糙度上升,使得模具失效。


冷挤压模具所承受的载荷取决于被挤压工件的材料强度和加工硬化程度以及工件挤压过程中的变形度。


挤压较软的铝合金工件用的小型模具,其凹模可以采用碳素工具钢制造;挤压高强度铝合金、碳素钢和低合金钢工件的冷挤压凹模,一般采用中合金模具钢制造(如Cr-Mo1V等,硬度为HRC56-58)。生产批量不大的冷挤压凸模和顶杆材料,一般采用中合金冷作模具钢制造;对于生产大批量工件的冷挤压凸模,为了提高其抗压强度和耐磨性,一般选用高台金模具钢(如Qr12MoV, Cr12M1V1,707M3V2S1等)或高速钢、基体钢(如W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V等) 制造。


良好的润滑条件是减少冷挤压模具磨损的主要措施。对于黑色金属冷挤压产品,常采用磷化加皂化处理来改善润滑条件。在实际生产中,润滑条件不当将造成冷挤压權且早期失效。


当挤压工件很大时,如挤压钢件超过10万件,挤压轻合金工件超过50万件时,有时采用硬质合金制造模具镶块。当挤压变形抗力很高的合金钢工件或反挤压大型环形的工件时,也可以采用硬质合金制造冷挤压凸模的镶块,凸横的外套般选用高强度结构钢制造(热处理硬度为HRC55~58)。


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