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沖壓模具材料選用及熱處理要求

[日期:2023-12-30]   來(lái)源:云南技能考試網(wǎng)  作者:云南技能考試網(wǎng)   閱讀:265次

選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量,若批量不大就沒(méi)有必要選擇高壽命的模具材料;還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì),不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對(duì)于沖裁模具,耐磨性是決定模具壽命的重要因素,鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度,兩者的硬度越高,碳化物的數(shù)量越多,則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性的劣優(yōu)依次為碳素工具鋼—合金工具鋼—基體鋼—高碳高鉻鋼—高速鋼—鋼結(jié)硬質(zhì)合金—硬質(zhì)合金。-

此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對(duì)模具材料選擇的影響。-

一,傳統(tǒng)模具用鋼長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)薄板沖裁模用鋼為T(mén)10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12和Cr12MoV等。-

其中T10A為碳素工具鋼,有一定強(qiáng)度和韌性。但耐磨性不高,淬火容易變形及開(kāi)裂,淬透性差,只適用于工件形狀簡(jiǎn)單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。-

T10A碳素工具鋼的熱處理工藝為:760~810 ℃水或油淬,160~180 ℃回火,硬度59~62HRC。-

CrWMn、9Mn2V是高碳低合金鋼種,淬火操作簡(jiǎn)便,淬透性?xún)?yōu)于碳素工具鋼,變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低,應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。CrWMn鋼的熱處理工藝為:淬火溫度820~840 ℃油冷 ,回火溫度200 ℃,硬度60~62HRC。9Mn2V鋼的熱處理工藝為:淬火溫度780~820 ℃油冷 ,回火溫度150~200 ℃,空冷,硬度60~62HRC。注意回火溫度在200~300 ℃范圍有回火脆性和顯著體積膨脹,應(yīng)予避開(kāi)。-

Cr12和Cr12MoV為高碳高鉻鋼,耐磨性較高,淬火時(shí)變形很小,淬透性好,可用于大批量生產(chǎn)的模具,如硅鋼片沖裁模。但該類(lèi)鋼種存在碳化物不均勻性,易產(chǎn)生碳化物偏析,沖裁時(shí)容易出現(xiàn)崩刃或斷裂。其中,Cr12含碳量較高,碳化物分布不均比Cr12MoV嚴(yán)重,脆性更大一些。-

Cr12型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求,當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時(shí),可采用低溫淬火、回火(Cr12為950~980 ℃淬火,150~200 ℃回火;Cr12MoV為1020~1050 ℃淬火,180~200 ℃回火)。若要提高模具的使用溫度,改善其淬透性和紅硬性,可采用高溫淬火、回火 (Cr12為1000~1100 ℃淬火,480~500 ℃回火;Cr12MoV為1110~1140 ℃淬火,500~520 ℃回火 )。-

高鉻鋼在275~375 ℃區(qū)域有回火脆性,應(yīng)予避免。

二,常用模具新鋼種  -

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足,國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)或引進(jìn)了以下性能較好的沖壓模具用鋼:-

(1)Cr12Mo1V1(代號(hào)D2)鋼為仿美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的D2鋼引進(jìn)的鋼種,屬Cr12型鋼。由于D2鋼中Mo、V含量增加,細(xì)化了晶粒,改善了碳化物的分布狀況,因此D2鋼的強(qiáng)韌性(沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度、撓度)比Cr12MoV鋼有所提高,耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比Cr12MoV更高。可用深冷處理,提高硬度并改善尺寸穩(wěn)定性。用D2鋼制作的沖裁模具壽命要高于Cr12MoV鋼模具。-

D2鋼的鍛造性能和熱塑成形性比Cr12MoV鋼略差,機(jī)械加工性能和熱處理工藝與Cr12型鋼相似。-

(2)Cr6WV鋼為高耐磨微變形高碳中鉻鋼,碳、鉻含量均低于Cr12型鋼,碳化物的分布狀態(tài)較Cr12MoV均勻,具有良好的淬透性。熱處理變形小,機(jī)械加工性能較好?箯潖(qiáng)度、沖擊韌度優(yōu)于Cr12MoV, 只是耐磨性略低于Cr12型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模,其效果好于Cr12型鋼。-

鋼的常用熱處理工藝為:淬火溫度9701 ~ 000℃,一般可熱油或硝鹽分級(jí)淬火冷卻,尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火,回火溫度160210 ~ ℃,硬度58 ~ 62HRC。-

(3)Cr4W2MoV鋼  也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼,替代Cr12型鋼而研制的鋼種,碳化物均勻性好,耐磨性高于Cr12MoV,適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具,可用于硅鋼片沖裁模。-

Cr4W2MoV鋼的熱處理工藝:要求強(qiáng)度、韌性較高時(shí),采用低溫淬火、低溫回火工藝:淬火溫度960~980 ℃,回火溫度280~320 ℃,硬度60~62HRC。要求熱硬性和耐磨性較高時(shí),采用高溫淬火、高溫回火工藝:淬火溫度1020~1040 ℃,回火溫度50 0~540 ℃,硬度60~62HRC。-

(4)7CrSiMnMoV(代號(hào)CH-1)鋼  為空淬微變形 低合金鋼、火焰淬火鋼,可以利用火焰進(jìn)行局部淬火,淬硬模具刃口部分。淬火溫度(800~1000 ℃),具有良好的淬透性和淬硬性(可達(dá)60 HRC以上),強(qiáng)度和韌性較高,崩 刃 后能補(bǔ)焊?纱鍯rWMn、Cr12MoV鋼,制作形狀復(fù)雜的沖裁模。CH-1鋼的推薦熱處理工藝:淬火溫度900~920 ℃, 油冷 ,190~200 ℃回火1~3小時(shí),硬度58~62 HRC。-

(5)6CrNiSiMnMoV(代號(hào)GD)鋼 為高韌性低合金鋼,淬透性好,空淬變形小,耐磨性較高。其強(qiáng)韌性顯著高于CrWMn和Cr12MoV鋼,不易崩刃或斷裂。尤其適用于細(xì)長(zhǎng)、薄片狀 凸模及大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。-

GD鋼的推薦熱處理工藝:淬火溫度870~930 ℃(900 ℃最佳 ),鹽浴爐加熱(45s/mm), 油冷或 空冷、風(fēng)冷 ,175~230 ℃回火2小時(shí),硬度58~62 HRC。由于空冷即可淬硬 ,也可采用火焰加熱淬火。-

(6)9Cr6W3Mo2V2(代號(hào)GM)鋼   為高耐磨高強(qiáng)韌 合金鋼,各項(xiàng)工藝性能良好,其耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能均優(yōu)于Cr12型鋼,能夠用于高速壓力機(jī)沖壓下的多工位 級(jí)進(jìn)模等精密模具,是較理想的耐磨、精密沖壓模具用鋼。-

GM鋼的熱處理工藝:淬火溫度1080~1120 ℃,硬度64~66HRC;鼗饻囟540~560 ℃,回火二次。-

(7)Cr8MoWV3Si (代號(hào)ER5)鋼    屬高耐磨高強(qiáng)韌 合金鋼,具有較好的電火花加工性能,強(qiáng)度、韌性、耐磨性都優(yōu)于Cr12型鋼,適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模,一次刃 磨壽命為21萬(wàn)次,總壽命高達(dá)360萬(wàn)次,是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。-

ER5鋼的推薦熱處理工藝:對(duì)高耐磨性、高強(qiáng)韌性的模具,采用1150 ℃淬火,520~530 ℃回火3次;對(duì)重載服役條件下的模具,采用1120~1130 ℃淬火,550 ℃回火3次。-

三,硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金   -

當(dāng)工件的批量極大時(shí),可以考慮選用硬度和耐磨性比各類(lèi)模具鋼種更高的硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金。用作模具材料的硬質(zhì)合金為鎢鈷類(lèi) ,隨著含鈷量的增加,韌性及抗彎強(qiáng)度提高而硬度降低。對(duì)于承受沖擊力較小的模具,可以選用 含鈷量較低 的YG10X;承受沖擊力中等或較大的模具,可以選用含鈷量較高 的YG15或YG20。硬質(zhì)合金的缺點(diǎn)為韌性較差、難以加工,作為模具的工作部件可以設(shè)計(jì)為鑲拼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的性能介于硬質(zhì)合金和高速鋼之間,能夠機(jī)械加工和熱處理,可以用于制作復(fù)雜的高壽命模具。用作沖裁模的鋼結(jié)硬質(zhì)合金 有DT、GT35、TLMW50、GW50等。


沖壓模具視覺(jué)監(jiān)測(cè)可以有效檢測(cè)連續(xù)沖壓模具的料帶是否輸送到位,是否發(fā)生堵料疊料等等情況,有效減少壓模,保護(hù)沖壓模具,降本增效,提高工廠(chǎng)自動(dòng)化水平;同時(shí)可以對(duì)沖壓件存在的外觀(guān)缺陷進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)。


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