冷作模具钢的分类.doc_咨信网zixin.com.cn

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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、9CrWMn、7CrSiMnMoV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。对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。推荐的冲压模具用钢见表1-1-6。表1-1-6 薄板下料冲孔模具用钢的选择被加工材料生产批量/件 103 104 105 106 107 铝、镁及铜合金 CrWMn CrWMn, Cr5Mo1V CrWMn, Cr5Mo1V, Cr12MoV Cr12MoV, Cr12Mo1V1, 高速钢硬质合金碳钢、合金结构钢 CrWMn CrWMn CrWMn Cr12MoV1 硬质合金铁素体不锈钢 Cr5Mo1V Cr5Mo1V, Cr12, Cr12MoV Cr12Mo1V1, 高速钢奥氏体不锈钢 CrWMn, Cr5Mo1V CrWMn, Cr5Mo1V, Cr12 Cr12, Cr12MoV, Cr12Mo1V1 Cr12Mo1V1, 高速钢硬质合金淬回火弹簧钢(≤HRC52) Cr5Mo1V Cr5Mo1V, Cr12, Cr12MoV Cr12Mo1V1, Cr12MoV, 高速钢 Cr12Mo1V1, 高速钢，粉末高速钢硬质合金变压器硅钢 Cr5Mo1V CrWMn, Cr12, Cr12MoV Cr2, Cr12Mo1V1, 高速钢 Cr12Mo1V1, 高速钢粉末高速钢硬质合金纸张等软材料 T8,T10 T8,T10 T8,T10, Cr5Mo1V, CrWMn, CrWMn, Cr5Mo1V, Cr12, Cr12MoV Cr12, Cr12MoV, 高速钢一般塑料板 T10,CrWMn CrWMn Cr5Mo1V 高速钢硬质合金增强塑料板 CrWMn, Cr5Mo1V Cr5Mo1V, Cr12MoV （氮化） Cr5Mo1V, Cr12MoV (氮化) Cr12, Cr12Mo1V1, 高速钢硬质合金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冲压载荷，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，一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Cr5Mo1V，Cr12，Cr12MoV，7CrMo2V2Si等）、高速钢（如W6Mo5Cr4V2，W18Cr4V，粉末高速钢等）、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，一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。推荐的冷镦模具用钢见表1-1-7。表1-1-7 冷镦模具用钢的选择生产批量 /件 1×104 5×104 25×104 1×105 整体模镶块模整体模镶块模整体模镶块模整体模镶块模冷镦模具用钢 T8 Cr5Mo1V T8 Cr12MoV T8 Cr12MoV T8 Cr12Mo1V1, 高速钢 T10 Cr12MoV T10 Cr12Mo1V1 T10 Cr12Mo1V1 T10 CPM10V Cr2 Cr12MoV Cr2 7Cr7Mo3V2Si Cr2 高速钢 Cr2 钢结硬质合金冷作模具用钢 T10 W6Mo5Cr4V2 T10 高速钢 T10 7Cr7Mo3V2Si 7CrSiMnMoV 硬质合金 7Cr7Mo3V2Si 7Cr7Mo3V2Si 7CrSiMnMoV 7Cr7Mo3V2Si 钢结硬质合金注：镶块模具外套可采用中碳合金结构钢或4Cr4MoSiV，4Cr5MoSiV1钢制造。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Cr5Mo1V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，一般选用高合金模具钢（如Cr12MoV，Cr12Mo1V1，7Cr7Mo3V2Si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模具早期失效。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，凸模的外套一般选用高强度结构钢制造（热处理硬度为HRC55~58）。推荐的冷挤压模具用钢见表1-1-8。冷挤压拉伸模具用钢见表1-1-9。表1-1-8 冷挤压模具用钢的选择被挤压工件材料生产批量/件 5×103 5×104 凸模用钢铝合金低碳钢（C≤0.10%）渗碳合金钢 Cr5Mo1V Cr5Mo1V Cr5Mo1V Cr5Mo1V，Cr12Mo1V1，高速钢 Cr5Mo1V，Cr12Mo1V1，高速钢高速钢，7Cr7Mo3V2Si 凹模用钢铝合金低碳钢（C≤0.10%）渗碳合金钢 T10 CrWMn，Cr5Mo1V CrWMn，Cr5Mo1V T10，CrWMn Cr5Mo1V（氮化），Cr12MoV Cr5Mo1V（氮化），Cr12MoV 顶杆用钢铝合金低碳钢及渗碳合金钢 Cr5Mo1V Cr5Mo1V Cr12MoV，Cr12Mo1V1，高速钢 Cr12Mo1V1，高速钢，7Cr7Mo3V2Si 表1-1-9 冷挤压拉伸模具用钢的选择被加工工件材料生产批量/件 5×103 5×104 凸模用钢铝合金 Cr5Mo1V Cr12，Cr12MoV，Cr12Mo1V1，高速钢低碳钢（C<0.10%）高速钢高速钢碳钢（C0.20%~0.40%）高速钢（氮化）高速钢（氮化），高钒高速钢渗碳合金钢高速钢（氮化）高速钢（氮化），高钒高速钢凹模材料铝合金 Cr5Mo1V Cr5Mo1V，Cr12MoV，高速钢碳钢及合金钢 Cr5Mo1V， 6Cr4W3Mo2VNb， 7Cr7Mo3V2Si Cr12MoV，Cr12Mo1V1， 6W6Mo5Cr4V，高速钢（氮化）冲压成形模具用钢冲压成形是通过弯曲或少量的延伸，将金属薄板压制成与模具轮廓相近的工件。冲压成形模具钢的选用要根据成形工件的生产批量、工件的材料和厚度、形状、尺寸、要求的精度等情况来决定。冲压模具的正常失效，主要是由于磨损。软的、薄的和强度低的工件成形压力低、磨损少。反之，模具磨损就会加速。对于小型冲压成形模具，一般多采用高合金模具钢Cr12MoV或Cr12Mo1V1钢制造（硬度为HRC58~62）。对于易产生表面擦伤的模具可以进行氮化处理。对于大型工件冲压用的大型模具，凸模往往采用Cr12MoV或Cr12Mo1V1钢制造（硬度为HRC58~62），凹模本体用铸铁制造，仅在容易磨损处采用淬硬的Cr5Mo1V，Cr12MoV，Cr12Mo1V1钢的镶块。为了简化工艺，也可以采用经局部淬硬的7CrSiMnMoV钢镶块。生产形状复杂的、较厚工件的模具可采用高一档的模具钢；而形状简单、较薄的工件的成形模具，可选择低一档的模具材料。硬质合金具有很高的耐磨性和抗擦伤性能，但是成本高、脆、不易加工，一般仅用于制造重要模具的镶块。近几年来发展的钢结硬质合金、粉末高合金耐磨钢，如空冷高耐磨粉末模具钢CPM10V（2.45%C，5.0%Cr，9.75%V，1.25%Mo）具有高耐磨性和高韧性，是很有发展前途的冷作模具材料，用以制造模具镶块。推荐选用的冲压成形模具用钢见表1-1-10。表 1-1-10 薄板冷冲压成形用模具钢的选择被加工工件材料质量要求生产批量/件表面粗糙度尺寸偏差/mm 102 103 104 105 106 铝、铜、黄铜无无环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁 7CrSiMnMoV镶块铸铁 Cr5Mo1V镶块铝、铜、黄铜无 ±0.1 环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁合金铸铁 7CrSiMnMoV镶块铸铁 Cr5Mo1V镶块铝、铜、黄铜低 ±0.1 环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁合金铸铁 7CrSiMnMoV镶块铸铁 Cr5Mo1V镶块低碳钢无无环氧树脂金属聚脂锌合金环氧树脂金属聚脂锌合金合金铸铁合金铸铁 7CrSiMnMoV镶块铸铁 Cr5Mo1V镶块低碳钢低 ±0.1 锌合金锌合金合金铸铁 Cr5Mo1V， Cr12MoV镶块合金铸铁 Cr12MoV镶块 NiCr 不锈钢无无环氧树脂锌合金锌合金合金铸铁合金铸铁 Cr5Mo1V镶块 Cr12MoV， Cr12Mo1V1镶块 NiCr 不锈钢，耐热钢低 ±0.1 锌合金锌合金合金铸铁合金铸铁 Cr12MoV （氮化）镶块合金铸铁 Cr12Mo1V1 （氮化）镶块低碳钢（无润滑）低 ±0.1 锌合金锌合金合金铸铁合金铸铁 Cr12Mo1V1 （氮化）镶块合金铸铁 Cr12Mo1V1 （氮化）镶块拉深模具用钢拉深模具是使金属薄板在凸模和凹模之间被拉伸变形，形成与凸模形状近似的杯状工件。拉深模具主要要求抗磨损和抗咬合性能。模具的使用寿命与被拉深薄板的材质、厚度，模具的尺寸、形状、材质、硬度、表面状态、制造工艺、拉深变形程度、润滑方式等有关。当拉深有色金属、碳素钢薄板时，根据工件的生产批量，可分别选用碳素工具钢、低合金冷作模具钢和中合金模具钢。并根据需要，对部分模具表面进行镀铬或氮化处理，以防咬合。当拉深奥氏体不锈钢或高镍合金钢时，为了防止咬合，除对模具进行氮化处理外，有时采用铝青铜制造凹模或采用硬质合金制造凹模镶块。推荐的拉伸模具钢见表1-1-11。表1-1-11 软钢薄板减薄拉深模具用钢选择工件拉伸减薄率/% 生产批量/件 103 104 105 106 拉① 深凸模 <25 T8，T10 CrWMn Cr5Mo1V Cr5Mo1V， Cr12MoV， 7Cr7Mo3V2Si 25~35 T8，T10 Cr5Mo1V Cr5Mo1V Cr12， Cr12MoV 35~50 CrWMn Cr5Mo1V Cr5Mo1V Cr12， Cr12Mo1V1， 7Cr7Mo3V2Si Cr12， Cr12Mo1V1 >50 Cr12MoV， Cr12Mo1V1 Cr12， Cr12MoV， Cr12Mo1V1 Cr12， Cr12Mo1V1， 7Cr7Mo3V2Si Cr12 Cr12Mo1V1，高速钢拉深凹模 <25 T8，T10 CrWMn CrWMn Cr5Mo1V， Cr12MoV 25~35 T8，T10 CrWMn， Cr5Mo1V Cr5Mo1V， Cr12MoV Cr12， Cr12MoV 35~50 CrWMn Cr5Mo1V， Cr12MoV Cr12， Cr12MoV Cr12 Cr12MoV >50 Cr5Mo1V， Cr12， Cr12MoV Cr12， Cr12Mo1V1 Cr12， Cr12Mo1V1 Cr12， Cr12Mo1V1 ① 为便于脱模，凸模可进行镀铬或氮化处理。压印模具用钢在压印加工过程中，工件坯料和模具间的相对滑动量较小，模具的失效主要是由于磨损和型面凹陷、龟裂等原因。当压印模具尺寸不大，生产工件批量较小时，可采用碳素工具钢作为模具材料；当模具尺寸较大、形状复杂时或生产工件批量大，或进行不锈钢等难变形材料的压印时，则可分别选用低合金冷作模具钢、空淬微变形钢和Cr5Mo1V、Cr12MoV、Cr12Mo1V1、7Cr7Mo3V2Si等中高合金冷作模具钢或高速钢制造，热处理硬度为HRC59~61。当采用高合金冷作模具钢或高速钢制造压印模具时，可根据需要对模具进行镀铬处理或采用镶块模具。对于使用过程中易于产生裂纹的压印模具，也可以采用4Cr5MoSiV1热作模具钢制造，以提高其韧性，硬度为HRC50~54。粉末高速钢和高合金粉末冶金模具钢也可以用作长寿命压印模具镶块材料。推荐的压印模具用钢见表1-1-12。表1-1-12 压印模具用钢的选择被加工工件材料生产批量/件 103 104 105 铝合金 T8 T8，CrWMn Cr12，Cr12MoV 铜合金 T10 T10，CrWMn Cr12，Cr12Mo1V1 低碳钢 T8，T10 T10，CrWMn， Cr5Mo1V Cr12，Cr12Mo1V1， 7Cr7Mo3V2Si 合金结构钢 CrWMn Cr5Mo1V Cr12，Cr12Mo1V1 不锈钢 7Cr7Mo3V2Si 耐热钢高速钢

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