第三节 冷作模具的选材.ppt

* * 第三节 冷作模具的选材 一、冷作模具的选材原则 1、满足模具的使用性能要求 根据模具的工作条件、结构尺寸和生产批量确定所选材料应具备的主要性能指标。 2、满足模具的工艺性能要求 根据模具的制造工艺方法、尺寸大小、精度要求等，要考虑所选用的模具材料是否能满足模具制造的各种工艺性能要求。 如：可锻性、可加工性、焊接性、淬透性、氧化脱碳倾向、淬火变形和开裂倾向等。 3、经济性 尽可能选用价格低廉、货源丰富、供应方便的材料。 二、常用冷作模具的材料选用 （一）冷冲裁模 1、工作条件及失效形式 冲裁模工作部位受力情况如图2~31 由图分析可知：冲裁模刃口在侧向压力F的作用下，刃口部位受到很大的弯曲应力，其次刃口部位受到冲击和强烈的磨擦。 工作条件： 失效形式： ①磨损 刃口磨损到一定的程度会使冲裁件产生毛剌，为使刃口锋利，需磨削，多次刃磨，导致失效。 　 ②崩刃、凸模折断 安装不良、冲裁工艺执行不严或热处理不当导致这类非正常失效。 性能要求： ①高硬度、高耐磨性。 ②足够的抗弯、抗压强度和适当的韧性。 板料厚度不同，要求不同。薄板以高精度、高耐磨为主；厚板以高耐磨、高强韧性为主。 凸凹模要求也有差异，对凹模来说，抗压强度和韧性比凸模高。 2、冷冲裁模材料选用 选材考虑的因素： 产品的形状和尺寸 被冲材料特性 工作载荷大小 失效形式 生产批量 模具成本 一般选用概况： 形状简单、载荷轻的冲裁模 : 选用碳素工具钢，如T10A。 形状复杂、尺寸较大、载荷较轻、精度较高： 选用低合金工具钢，如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV等。 大中型模具： 可选用高耐磨、高淬透性、变形小的高碳中铬钢、高铬钢、高速钢、基体钢和高强韧性低合金冷作模具钢。 大量生产的冷冲裁模： 选用硬质合金、钢结硬质合金。 （二）冷镦模具的选材 1、工作条件和失效形式 工作条件： ①冲击力大，单位冲击压力可达2000~2500MPa并且冲击频率高。 ②凹模型腔表面和凸模工作表面受强烈的冲击摩擦，工 作温度可达300℃左右。 ③材料的不均、坯料端面不平、镦机调整精度不够，冲头还受到弯曲应力。 ③脆性开裂 常见冷镦凹模，一是擦伤和崩落处，二是整个截面淬硬或非金属夹杂物偏析造成脆性开裂。 ④硬度不足，或硬化层过浅而凹陷，或因尺寸超差而过早报废。 主要失效形式：擦伤和脆性开裂 性能要求： 足够的抗压强度和耐磨性。尤其是冷镦凹模，需要良 好的强韧性配合，硬化层控制在1.5~4mm，硬度58~62HRC，心部需韧性较好的索氏体组织，不能整个 截面淬硬。 失效形式： ①擦伤 冲头和凹模工作表面出现沟痕或磨损。 ②崩落 坯料金属粘附在凹模上，致使凸模偏载，使局部区域成块崩落。 ②对于受载较重、形状复杂的凹模，可选用高铬中碳钢或高速钢、基体钢制作的嵌镶块嵌入模套内，模套则采用韧性较好的材料。 ③ 产量超过20万件以上时，可选用钨钴类硬质合金或钢结硬质合金制成的嵌镶模块。 2、冷镦模材料选用 选材考虑因素：模具零件受力情况、截面大小、硬化层要求、批量大小等。 一般选材情况： ①对于轻载小型凹模，硬化层要求不深时可选用T10A钢；硬化层要求较深时，选用低合金工具钢。 冷镦凸模的材料： 轻载时，大多采用T10A或低合金工具钢；重载时，采用与凹模相同的材料制成模块式镶拼模具。 冷镦模具的选材实例和辅助零件的选材可参考教材表2~40。 （三）冷挤压模具的选材 1、冷挤压模的工作条件和失效形式 工作条件： 　　①变形抗力大。挤压非铁金属时，模具截面上的平均压应力可达1000MPa以上；正挤压钢材时，可达2000~2500MPa；反挤压时可达3000~3500MPa。 ②模具表面反复受到剧烈摩擦，使接触面磨损大，并且模具温升最低温度可达160~180℃，最高可达300~400℃。 ③凸模比凹模工作条件更繁重，往往受到偏心载荷，致使冲头受到很大的弯曲应力作用。 ④冲头在脱模时还受到拉应力的作用。 失效形式： 擦伤磨损或氧化磨损。 凸模断裂 装配不良导致折断 模所受应力超过材料的屈服极限 产生“劈裂”（见下图a） 脱模时，拉应力使模端部折断，产生 “脱帽”断裂（见下图b） 性能要求： 必须具有高强韧性、良好的耐磨性、足够的回火稳定 性和耐热疲劳性。 1、冷挤压模具的材料选用 ①挤压力较小、批量不大的正挤压模具，可选用碳素工具钢和低合金工具钢。 ②挤压力较大的正挤压模具，普