隨著近年來科學技術的發展,模具行業的技術應用也在不斷改進。模具企業一直致力于研究提高模具鋼冶金質量的途徑。經過多年的探索,國內外主要冶金生產部門致力于提高模具鋼冶金質量,主要包括以下幾個方面:
1.冶煉質量
對于優質模具鋼,爐外精煉、真空處理、真空冶煉、粉末噴涂處理、電渣重熔等工藝在國內外得到廣泛應用,降低鋼中有害元素、氧、氫和雜物的含量,微調化學成分和澆筑溫度。通過電渣重熔,還能有效提高鋼的低倍組織和密度,提高模具鋼的等向性。
國內部分廠家的試驗說明,電弧爐生產4Cr5MoSiV1鋼的橫向沖擊韌性值僅相當于縱向的31%,電渣重熔后的4%Cr5MoSiV1.水平沖擊韌性值可相當于垂直沖擊韌性值的70%,提高1倍以上。
對于特殊要求的模具鋼,采用粉末冶金工藝生產的粉末高速鋼和粉末高合金模具鋼可以更好地提高鋼的組織和性能。
2.鍛造軋制工藝
在保證一定鍛造比的基礎上,盡可能采用鐓粗拉長鍛造和交叉軋制工藝,提高模具材料的等向性。為減少加工余量,提高材料利用率,廣泛采用精鍛機、快鍛水壓機、高精度軋機生產,提供高精度鋼,滿足模具制造的需要。
3.熱處理和精加工
鍛軋材的熱處理應采用可控氣氛或真空熱處理,避免氧化脫碳;部分塑料模具鋼和熱模具鋼應由冶金部門進行預硬處理;冶金部門應提前組織細化部分要求高的熱模具材料,消除鋼中粗碳化物和鏈狀碳化物,獲得細小均勻的碳化物組織,進一步提高鋼的各種性能,特別是等向性。
根據一些國外報道,一些熱模具鋼通過電渣重熔 - 多向鍛造(軋制)- 組織細化,生產出優質高向性模具鋼,其橫向沖擊韌性值可相當于縱向的90%以上。很多鋼廠都把這個工藝生產的鋼命名為商品牌號,比如奧地利伯樂鋼廠ISODISC;日本日立金屬公司ISOTROPY,日本高周波鋼業公司MICROFINE中國許多冶金生產部門也致力于這項工作。
此外,考慮到鋼材各部位的冶金質量,在制造模具時,應注意使模具的主要工作面(如型腔或刃)接近鋼材的表面位置;因為一般來說,鋼材的表面是鋼材的清潔部分,而鋼材的心臟是鋼材低倍缺陷集中的區域;特別是在大截面萊氏體鋼中,中心鋼的共晶碳化物不均勻性將高于表面2-3級。此外,模具的主要承載方向應與鋼的變形方向一致,以減少鋼的各向異性對模具的不利影響。
4.導熱性
導熱性也是模具鋼的主要性能指標之一,特別是一些熱模具鋼和塑料模具鋼。導熱性好的模具鋼可以快速傳遞加工過程中產生的熱量和加工工件的熱量,避免模具工作表面過熱,改善模具工作條件。
對一些熱塑性塑料成形用的模具和一些壓鑄模具,為了加快生產節奏,希望壓制的工件迅速降溫脫模以提高生產率,為了解決這一問題,有時選用一些比鋼鐵導熱性更好的模具材料,如高強度銅合金、高強度鋁合金等。
5.精料及產品化
為了縮短模具的制造周期,模具制造部門在購買模具鋼時,應盡可能選擇精細材料和產品,如剝皮、冷拔或磨削、粗加工、精細加工甚至精細加工淬火和回火的模塊。模具制造部門可以用這些精細材料和產品與標準模具框架組裝。它不僅可以有效地縮短模具的制造周期,滿足模具使用部門的需要,而且由于前一階段精細材料和產品的生產在冶金廠高效大規模生產,可以降低生產成本,提高材料利用率。
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6.合理選擇模具鋼應考慮的其他因素
在選擇模具鋼時,根據模具的使用條件和要求,除上述因素外,特別是模具鋼的主要性能必須符合模具的使用要求外,還需要考慮所選模具鋼的價格和通用性。
一般來說,當生產的工件批量大,模具尺寸小時,模具鋼在模具制造成本中的份額很小。模具鋼的價格不能作為主要考慮因素。您可以嘗試選擇更先進和適用的模具鋼。對于大型或特大型形狀簡單的模具,由于模具鋼的成本將占模具總成本的很大比例,因此可以根據生產工件的批量選擇較低的模具鋼,或模具本體選擇較低的模具鋼,在模具的關鍵工作部分,如型腔或刃口,采用鑲塊或堆焊方法,可以提高模具的使用壽命,降低材料成本。
模具鋼的通用性也是選擇模具鋼時必須考慮的因素。模具鋼一般用量小,品種規格多。為了便于市場采購和材料準備,應考慮材料的通用性。除特殊要求外,還應盡可能使用大量生產的通用模具鋼。由于通用模具鋼技術成熟,積累了更多的生產工藝和使用經驗,性能數據相對完整,便于設計制造過程中的參考;此外,通用模具鋼的選擇也便于采購、材料準備和材料管理。





