1. 常用模具鋼的種類
模具鋼大致可分為(冷作模具鋼)、(熱作模具鋼)和(塑料模具回鋼)3類冷作模具鋼有9SiCr、答9CrWMn、CrWMn熱作模具鋼有5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、3Cr2W8V塑料模具鋼SM45、SM50、SM55、3Cr2Mo注射模一般用SM55
2. 鋁沖壓模具用什麼模具鋼最好
摘要 一般冷作模具鋼都可以使用,這個主要看模具的工作量和使用速度與頻率。
3. 做模具一般要用什麼樣的鋼材
其實做模具用什麼鋼取決於產品是什麼材料的,以及客戶要求的出模數,因為有些材料是有腐蝕性的,所以要選擇抗腐蝕的鋼材進行特殊處理,如果是普通的材料如PP PE ABS等無腐蝕性的材料如果想模具用的久一點就用NAK80 當然這種材料比較貴,如果想便宜點就用P20 H13 CR12等也是可以的
4. 模具一般用什麼鋼材
模具當然一般用模具鋼了,根據模具種類,專門有生產冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼的,當然,為了降低成本,也有奸商採用其他鋼材的,畢竟模具鋼鋼材價格昂貴,而一般人是看不出來的。
5. 如何選擇塑料模具鋼
看塑料產品批量大小,塑件質量要求,客戶對模具價格的接受程度!
6. 好的模具鋼屬於哪幾種
模具鋼材主要分為:冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、碳素結構鋼,還有一些進口模具鋼:譬如說日本大同,日立,瑞典,撫順,一勝百等等,
按材料分最好的主要有:DC53 ,SKD11 ,SLD , 2379. .8407 ,NAK80 , D2 . SKH-9. DAC , DAC55 , H13 , S136 , S136H 718 ,718H 等等材料!
冷作模具鋼材包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具有鋼,按其所製造具的工作條件,應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用於這類用途的合金工具用鋼一般屬於高碳合金鋼,碳質量分數在0.80%以上,鉻是這類鋼的重要合金元素,其質量分數通常不大於5%。但對於一些耐磨性要求很高,淬火後變形很小模具用鋼,最高鉻質量分數可達13%,並且為了形成大量碳化物,鋼中碳質量分數也很高,最高可達2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高,其組織大部分屬於過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。
熱作模具鋼材分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型,包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外,還要承受反復受熱和冷卻的做用,而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外,還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性和耐蝕性,此外還要求具有較高的淬透性,以保證整個截面具有一致的力學性能。對於壓鑄模用鋼,還應具有表面層經反復受熱和冷卻不產生裂紋,以及經受液態金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬於中碳合金鋼,碳質量分數在0.30%~0.60%,屬於亞共析鋼,也有一部分鋼由於加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。
塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩定性和耐蝕性等性能。此外,還要求具有良好的工藝性,如熱處理變小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導熱性好和工作條件尺寸和形狀穩定等。一般情況下,注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼;熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。
塑膠模具鋼
模具鋼材可加工性
——熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;
熱作模具用鋼
——冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬於過共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此必須嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數,以避免產生缺陷和廢品。另一方面,通過提高鋼的純凈度,減少有害雜質的含量,改善鋼的組織狀態,以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀30年代開始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或導致模具鋼中碳的石墨化的元素,發展了各種易切削模具鋼,以進一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
模具鋼材淬透性和淬硬性
淬透性主要取決於鋼的化學成分和淬火前的原始組織狀態;淬硬性則主要取決於鋼中的含碳量。對於大部分的冷作模具鋼,淬硬性往往是主要的考慮因素之一。對於熱作模具鋼和塑料模具鋼,一般模具尺寸較大,尤其是製造大型模具,其淬透性更為重要。另外,對於形狀復雜容易產生熱處理變形的各種模具,為了減少淬火變形,往往盡可能採用冷卻能力較弱的淬火介質,如空冷、油冷或鹽浴冷卻,為了得到要求的硬度和淬硬層深度,就需要採用淬透性較好的模具鋼。
模具鋼材淬火溫度和熱處理變形
為了便於生產,要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些,特別是當模具採用火焰加熱局部淬火時,由於難於准確地測量和控制溫度,就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。
模具在熱處理時,尤其是在淬火過程中,要產生體積變化、形狀翹曲、畸變等,為保證模具質量,要求模具鋼的熱處理變形小,特別是對於形狀復雜的精密模具,淬火後難以修整,對於熱處理變形程度的要求更為苛刻,應該選用微變形模具鋼製造。
氧化、脫碳敏感性
模具在加熱過程中,如果發生氧化、脫碳現象,就會使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低;因此,要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對於含鉬量較高的模具鋼,由於氧化、脫碳敏感性強,需採用特種熱處理,如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。
模具鋼材其他因素
在選擇模具鋼時,除了必須考慮使用性能和工藝性能之外,還必須考慮模具鋼的通用性和鋼材的價格。模具鋼一般用量不大,為了便於備料,應盡可能地考慮鋼的通用性,盡量利用大量生產的通用型模具鋼,以便於采購、備料和材料管理。另外還必須從經濟上進行綜合分析,考慮模具的製造費用、工件的生產批量和分攤到每一個工件上的模具費用。從技術、經濟方面全面分析,以最終選定合理的模具材料。
模具鋼材性能要求
1. 強度性能
(1)硬度硬度是模具鋼的主要技術指標,模具在高應力的作用下欲保持其形狀尺寸不變,必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右,熱作模具鋼根據其工作條件,一般要求保持在HRC40~55范圍。對於同一鋼種而言,在一定的硬度值范圍內,硬度與變形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間,其塑性變形抗力可能有明顯的差別。
(2)紅硬性 在高溫狀態下工作的熱作模具,要求保持其組織和性能的穩定,從而保持足夠高的硬度,這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內保持這種性能,鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決於鋼的化學成分和熱處理工藝。
(3)抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經常受到強度較高的壓力和彎曲的作用,因此要求模具材料應具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下,進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近於模具的實際工作條件(例如,所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現出來的變形抗力較為吻合)。抗彎試驗的另一個優點是應變數的絕對值大,能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態下變形抗力的差別。
2. 韌性
在工作過程中,模具承受著沖擊載荷,為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞,要求模具鋼具有一定的韌性。
模具鋼的化學成分,晶粒度,純凈度,碳化物和夾雜物等的數量、形貌、尺寸大小及分布情況,以及模具鋼的熱處理制度和熱處理後得到的金相組織等因素都對鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對於其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地選擇鋼的化學成分並且採用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝,以使模具材料的耐磨性、強度和韌性達到最佳的配合。
沖擊韌性系表特徵材料在一次沖擊過程中試樣在整個斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的,因此,常規的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗技術正在被採用。
3. 耐磨性
決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相當大的壓應力和摩擦力,要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性,就要既保持模具鋼具有高的硬度,又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對於重載、高速磨損條件下服役的模具,要求模具鋼表面能形成薄而緻密粘附性好的氧化膜,保持潤滑作用,減少模具和工件之間產生粘咬、焊合等熔融磨損,又能減少模具表面進行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。
耐磨性可用模擬的試驗方法,測出相對的耐磨指數,作為表徵不同化學成分及組織狀態下的耐磨性水平的參數。以呈現規定毛刺高度前的壽命,反映各種鋼種的耐磨水平;試驗是以Cr12MoV鋼為基準進行對比。
4. 抗熱疲勞能力
熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外,還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用,因此,評價熱作模具鋼的斷裂抗力應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。熱機械疲勞是一種綜合性能的指標,它包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。
熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命,抗熱疲勞性能高的材料,萌生熱疲勞裂紋的熱循環次數較多;機械疲勞裂紋擴展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之後,在鍛壓力的作用下裂紋向內部擴展時,每一應力循環的擴展量;斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發生失穩擴展的抗力。斷裂韌性高的材料,其中的裂紋如要發生失穩擴展,必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子,也就是必須有較大的裂紋長度。在應力恆定的前提下,在一種模具中已經存在一條疲勞裂紋,如果模具材料的斷裂韌性值較高,則裂紋必須擴展得更深,才能發生失穩擴展。
也就是說,抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命;而裂紋擴展速率和斷裂韌性,可以決定當裂紋萌生後發生亞臨界擴展的那部分壽命。因此,熱作模具如要獲得高的壽命,模具材料應具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性值。
抗熱疲勞性能的指標可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環數,也可以用經過一定的熱循環後所出現的疲勞裂紋的條數及平均的深度或長度來衡量。
5. 咬合抗力
咬合抗力實際就是發生「冷焊」時的抵抗力。該性能對於模具材料較為重要。試驗時通常在干摩擦條件下,把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料(如奧氏體鋼)進行恆速對偶摩擦運動,以一定的速度逐漸增大載荷,此時,轉矩也相應增大,該載荷稱為「咬合臨界載荷」,臨界載荷愈高,標志著咬合抗力愈強。
7. 熱作模具鋼如何選材,並舉例說明
熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述.熱作模具工作條件的主要特點是與熱態金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區別。因此會帶來以下兩方面的問題:
(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時.其模腔表面溫度可達300~400℃以上熱擠壓模可達500一800℃以上;壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000℃以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低,在使用中易發生打垛。為此.對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力,實際上反映了鋼的高回火穩定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑,即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。
(2)模腔表層金屬產生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點是具有間歇性.每次使熱態金屬成形後都要用水、油、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態是反復受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮,即反復承受拉壓應力作用.其結果引起模腔表面出現龜裂,稱為熱疲勞現象,由此,對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。一般說來,影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有:
①鋼的導熱性。鋼的導熱性高,可使模具表層金屬受熱程度降低,從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認為鋼的導熱性與合碳量有關,含碳量高時導熱性低,所以熱作模具鋼不宜採用高碳鋼。在生產中通常採用中碳鋼(C0.3%5~0.6%)合碳量過低.會導致鋼的硬度和強度下降.也是不利的。 ②鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低。因此.一般通過加入合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
2.常用熱作模具用鋼
(1)鍛壓模用鋼。一般說來,錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受沖擊負荷作用.故對鋼的力學性能要求較高,特別是對塑變抗力及韌性要求較高;二是鍛壓模的截面尺寸較大(<400mm)故對鋼的淬透性要求較高,以保證整個模具組織和性能均勻。
常用鍛壓樓用鋼有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料。對特大型或大型的鍛壓模以5CrNiMo為好.也可採用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的鍛壓模通常選用5CrMnMO鋼。
(2)熱擠壓模用鋼,熱擠壓模的工作特點是載入速度較慢,因此,模腔受熱溫度較高,通常可達500一800℃。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩定性)和高的耐熱疲勞性能為主。對ak及淬透性的要求可適當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小,常小於 70~90 mm。常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼。其中4CrW2Si.既可做冷作模具鋼,又可做熱作模具鋼.由於用途不同,可採用不同熱處理方法。作冷模時採用較低的淬火溫度(870—900℃)及低溫或中溫回火處理;作熱模時則採用較高的淬火溫度(一般為950一1000℃)及高溫回火處理。
(3)壓鑄模用鋼。從總體上看,壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近,即以要求高的回火穩定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠壓模用鋼相同。如常採用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模。可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對Al和Mg合金壓鑄模,可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對Cu合金壓鑄模.多採用3Cr2W8V鋼。
近年來.隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用,多採用高熔點的鋁合金和鎳合金。或者對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI三元共滲,用以製造黑色金屬壓鑄模。國內外已經採用高強度的銅合金作壓鑄模材料QRO90及特種壓鑄模合金鋼SKD11、H13、HD、GR、Y10等等。隨著對新型模具材料的選用,熱處理人將實現新的挑戰和跨越。
8. 冷作模具是如何選材的
冷作模具鋼
對冷作模具材料的主要性能要求是:良好的耐磨性,足夠的強度和韌性,高的疲勞壽命,良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。
九十年代以前,國內常用的冷作模具鋼有:碳素工具鋼T1OA,合金工具鋼9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si;高速工具鋼 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2;軸承鋼GCr15;彈簧鋼60Si2Mn,滲碳鋼20Cr、12CrNi3A;不銹鋼3Crl3等。其中用量最大的是 C r12、Cr12MoV、T10A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和 W18Cr4V。
為滿足生產要求,國內先後研究開發了一系列新型冷作模具鋼。
1、低合金冷作模具鋼
國內開發的低合金冷作模具鋼中,有7CrSiMnMoV(代號CH)、
6CrMnNiMoVSi(代號GD)、 6CrMnNiMoVWSi(DS)、CrNiWMoV等。這些鋼的淬透性好,淬火溫度較低,熱處理變形小,價格低,具有較好的強度和韌性的配合,適用於製造精度復雜模具。
7CrSiMnMoV,代號CH,在820~1000℃淬火,可獲得HRC60以上的硬度,是一種空淬微變形鋼,可以火焰加熱空冷淬硬。該鋼的耐磨性盡管比Cr12MoV差,但比9Mn2V和T10A好;抗彎強度、抗壓強度和沖擊韌性都優於Cr12MoV和9Mn2V;熱處理後的變形量和常用的Cr12MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr4W2MoV等鋼相當。 CH鋼具有良好的強韌性和良好的工藝性,可用於代替T10A、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12MoV等製造對強韌性要求較高的冷作模具,如沖孔凸模、中薄鋼板(2~5mm厚)的修邊落料模等。由於該鋼可以採用火焰加熱空冷淬硬,所以也用於製造要求表面火焰淬火的部分汽車模具。 6CrMnNiMoVSi,代號GD,較CH鋼增加了0.85%左右的Ni,進一步強韌化了基體。該鋼的淬火溫度范圍較寬,淬透性好,也可火焰加熱空冷淬火,具有良好的強韌性。當用於製造易崩及斷裂的冷沖模具時,模具壽命較高。
2、高強韌耐磨鋼
Cr12系列冷作模具鋼是較廣泛採用的鋼種系列,具有良好的淬透性和耐磨性,但共晶碳化物偏析較嚴重,韌性較差,淬火後異常變形較大。為彌補此類鋼的性能缺陷,國內先後開發了一些高強韌耐磨鋼,如7 Cr7Mo2V2Si(代號 L D)、Cr8WmoV3Si(代號 ER5)、9 Cr6W3Mo2V2 (代號 GM)、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等。與 Cr12、Cr12MoV相比,此類鋼的碳和鉻的含量較低,改善了碳化物不均性,提高了韌性;適當增加了 W、Mo、V等合金元素的含量,從而增強了二次硬化能力,提高了耐磨性。所以,此類鋼在具有良好的強韌性的同時,還有優良的耐磨性和較好的綜合性能,主要用於製造承受應力較大、要求高強韌性和耐磨損的各類冷作模具。
7Cr7Mo2V2Si,代號LD,最初是針對冷鐓模具而研製的。其碳含量低於 G.Steven推薦的'平衡碳'規律,使鋼在具有高硬度的同時,又具有較好的韌性;加入Cr、Mo、V元素,有利於二次硬化,保證鋼具有較高的硬度、強度和良好的耐磨性;加入一定量的 Si,以強化基體,提高回火穩定性。LD鋼常用的熱處理工藝是1100~1150℃ 淬火,530~570℃ 回火,回火後硬度 HRC57~63。1100℃淬火後的組織為細針馬氏體十殘留奧氏體十剩餘碳化物,晶粒度10.5級。 l100℃ 淬火、570℃回火後的組織為回火馬氏體十殘余碳化物。 LD鋼已被廣泛應用於製造冷鍛、冷沖、冷壓、冷彎等承受沖擊、彎曲應力較大,又要求耐磨損的各類冷作模具。
Cr8MoWV3Si,代號 ER5,在具有較高強韌性的同時,又具有突出好的耐磨性。該鋼在回火過程中彌散析出的特殊碳化物,是 ER5比 Crl2系鋼具有更高強韌性和耐磨性的重要原因。ER5鋼適用於製造承受沖擊力較大,沖擊速度較高的精密冷沖,重載冷沖以及要求高耐磨的其他冷作模具。
9Cr6W3Mo2V2,代號GM,也是以提高耐磨性為主要目的而研製的高耐磨冷作模具鋼。該鋼通過 Cr、 W、Mo、V等碳化物形成元素的合理配比,並根據'平衡碳'規律配碳,使鋼具有最佳的二次硬化能力及抗磨損能力,同時又保持了較高的強韌性和良好的冷熱加工性能,適用於製造沖裁、冷擠、冷鍛、冷剪、高強度螺栓滾絲輪等精密、高耐磨冷作模具。