沖壓模具采用碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬合金、低熔點(diǎn)合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹(shù)脂、聚氨酯橡膠、塑料、層壓樺木板等各種金屬材料和非金屬材料。
制造模具的材料要求硬度高、強(qiáng)度高、耐磨性高、韌性適當(dāng)、淬火性高、熱處理不變形(或少變形)、淬火時(shí)不易開(kāi)裂。
讓我們先了解沖壓模具材料的類型
制造沖壓模具的材料包括鋼、硬合金、鋼結(jié)硬合金、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、聚合物材料等。目前，制造沖壓模具的材料主要是鋼，常用的模具工作部件材料有：碳工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或鉻工具鋼、碳合金鋼、高速鋼、基礎(chǔ)鋼、硬合金、鋼結(jié)硬合金等。具種類
工作條件
對(duì)模具材料的性能要求
常用材料
冷沖模
沖裁模
主要用于各種板材的沖切成型，其刃口在工作過(guò)程中受到強(qiáng)烈的摩擦和沖擊。
具有較高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。
Cr12mov、Cr12、SKD11、T10A、W18Cr4V、6-5-4-2
擠壓模
主要用于變形成型。工作時(shí)，沖頭承受巨大壓力，凹模承受巨大張力；由于型腔內(nèi)金屬流動(dòng)劇烈，沖頭與凹模工作面摩擦強(qiáng)烈，模具表面溫度上升200-300℃。
變形抗力、耐磨性和斷裂抗力高，回火穩(wěn)定性高。
H13、3Cr2W8V、40Cr、38CrMoAl、5CrNiMo
拉伸模
主要用于某些塑料板的拉深成型，工作應(yīng)力小，但凹模入口摩擦強(qiáng)。
硬度和耐磨性高，工作表面粗糙度低
Cr12MoV、Cr12、D2、6-5-4-2、PeCu
彎曲模
主要用于具有一定塑性金屬材料的彎曲成型，作用于模具負(fù)荷不大，但有一定的摩擦。
耐磨性和斷裂性高。
Cr12MoV、D2、T10A、S45C
a.碳素工具鋼
碳素工具鋼廣泛應(yīng)用于模具中T8A、T10A優(yōu)點(diǎn)是加工性能好，價(jià)格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力低。
b.低合金工具鋼
低合金工具鋼是在碳工具鋼的基礎(chǔ)上添加適量的合金元素。與碳工具鋼相比，它降低了淬火變形和開(kāi)裂的趨勢(shì)，提高了鋼的淬火和耐磨性。制造模具的低合金鋼包括 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號(hào)CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號(hào)GD)等。
c. 高碳高鉻工具鋼
常用的高碳高鉻工具鋼Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號(hào)D2)具有良好的淬火、淬火和耐磨性，熱處理變形很小，是高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須反復(fù)鍛造（軸向、徑向），以減少碳化物的不均勻性，提高使用性能。
d. 高碳中鉻工具鋼
高碳中鉻工具鋼用于模具Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，鉻含量低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，淬透性好，尺寸穩(wěn)定性好。與碳化物偏析相對(duì)嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所提高。
e. 高速鋼
高速鋼具有模具鋼中最高的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力高。常用于模具W18Cr4V(代號(hào)8-4-1)和鎢含量較低W6Mo5 Cr4V2(代號(hào)為6-5-4-2，美國(guó)品牌為M2)以及為提高韌性而開(kāi)發(fā)的降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號(hào)6W6或稱低碳M2)。還需要改鍛高速鋼，以改善其碳化物分布 。
f. 基體鋼
在高速鋼的基本成分中加入少量其他元素，適當(dāng)增加或減少碳含量，以提高鋼的性能。這種鋼通常被稱為基礎(chǔ)鋼。它們不僅具有高速鋼的特點(diǎn)，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強(qiáng)度和韌性優(yōu)于高速鋼，為高韌性冷模具鋼，材料成本低于高速鋼。模具中常用的基礎(chǔ)鋼為 6Cr4W3Mo2VNb（代號(hào)65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號(hào)LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號(hào)012AL）等。
g.
硬合金的硬度和耐磨性高于任何其他類型的模具鋼，但彎曲強(qiáng)度和韌性較差。用作模具的硬合金為鎢鈷。對(duì)于沖擊小、耐磨性高的模具，可選擇鈷含量低的硬合金。對(duì)于高沖擊模具，可選擇鈷含量高的硬合金。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉為粘合劑，加入少量合金元素粉（如鉻、 鉬 、鎢、釩等），以碳化 鈦或碳化鎢為硬相 ，用粉末冶金燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體為鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性差、加工困難的缺點(diǎn)，可切割、焊接、鍛造、熱處理。鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量碳化物。雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其他鋼種。淬火和回火后，硬度可達(dá)到 68 ~ 73HRC。h.新材料
沖壓模具中使用的材料屬于冷模具鋼，是應(yīng)用廣泛、應(yīng)用廣泛、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強(qiáng)度、韌性和耐磨性。目前，冷模具鋼的發(fā)展趨勢(shì)是高合金鋼D(相當(dāng)于中國(guó)Cr12MoV）在性能的基礎(chǔ)上，分為兩個(gè)分支：一是降低碳含量和合金元素，提高鋼中碳化物的均勻分布，突出模具的韌性。例如，美國(guó)釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特種鋼鐵公司DC53(Cr8Mo2SiV)等等。另一種是粉末高速鋼，旨在提高耐磨性，適應(yīng)高速、自動(dòng)化和大規(guī)模生產(chǎn)。例如，德國(guó)的320CrVMo13，等。
合理選擇模具材料，實(shí)施正確的熱處理工藝是保證模具使用壽命的關(guān)鍵。對(duì)于不同用途的模具，應(yīng)綜合考慮其工作狀態(tài)、應(yīng)力條件、加工材料的性能、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)率，重點(diǎn)關(guān)注上述要求的性能，然后選擇鋼種和熱處理工藝。1. 生產(chǎn)批量
當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大時(shí)，應(yīng)選用質(zhì)量高、耐磨性好的模具鋼作為模具其他工藝結(jié)構(gòu)部分和輔助結(jié)構(gòu)部分也應(yīng)相應(yīng)改進(jìn)。當(dāng)批量較小時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放寬對(duì)材料性能的要求，以降低成本。
2. 模具零件的性能和使用條件
當(dāng)沖壓材料較硬或變形耐力較大時(shí)，沖壓模具的凸凹模具應(yīng)選用耐磨性好、強(qiáng)度高的材料。拉深不銹鋼時(shí)，鋁青銅凹模具可以使用，因?yàn)樗哂辛己玫目拐承浴?dǎo)柱導(dǎo)套需要耐磨性和良好的韌性，因此主要采用低碳鋼表面滲碳淬火。另一個(gè)例子是碳工具鋼的主要缺點(diǎn)是淬火性差。當(dāng)模具零件的截面尺寸較大時(shí)，淬火后的中心硬度仍然較低。然而，當(dāng)在行程較大的壓床上工作時(shí)，由于其良好的耐沖擊性，它已成為一種優(yōu)勢(shì)。對(duì)于固定板和卸料板零件，不僅要有足夠的強(qiáng)度，而且要求在工作過(guò)程中變形較小。此外，還可采用冷處理、深冷處理、真空處理和表面強(qiáng)化的方法來(lái)提高模具零件的性能。對(duì)于工作條件較差的凸凹模具，應(yīng)選用硬度、強(qiáng)度、韌性、耐磨性等綜合機(jī)械性能較好的模具鋼，并具有一定的紅硬度和熱疲勞強(qiáng)度。
3. 材料性能
應(yīng)考慮材料的冷熱加工性能和工廠的現(xiàn)有條件。
4. 降低生產(chǎn)成本
注意使用微變形模具鋼，以降低加工成本。
5. 開(kāi)發(fā)專用模具鋼
對(duì)特殊要求的模具，應(yīng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有特殊性能的模具鋼。
6. 考慮到我國(guó)模具的生產(chǎn)和使用
模具材料的選擇應(yīng)根據(jù)模具零件的使用條件來(lái)確定，以便在滿足主要條件的前提下選擇低成本的材料。
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