論鎖具鈑金模具材料的選用工學(xué)論文
摘要：為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展趨勢，大型產(chǎn)品和小型化多功能產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，對高性能材料的需求越來越迫切，相對于模具的設(shè)計也需要有相應(yīng)的改進(jìn)。鎖具鈑金模具的使用壽命主要受材料和熱處理工藝的影響。分析模具材料性能、種類及特性，從而合理選擇模具材料，提高鎖具鈑金模具壽命，降低成本。
關(guān)鍵詞：鎖具；板金；模具；材料
1鎖具鈑金的設(shè)計要求
1.1鎖具鈑金模具材料的使用性能①強(qiáng)度。強(qiáng)度是表征材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標(biāo)。冷作鎖具鈑金模具的設(shè)計和使用，必須保證其具有足夠的強(qiáng)度，以防止鎖具鈑金模具的變形、破裂和折斷。高強(qiáng)度的獲得，主要通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に�。②硬度。鎖具鈑金模具零件硬度的高低，對鎖具鈑金模具的使用壽命影響很大，因此也是鎖具鈑金模具設(shè)計的重要指標(biāo)。③韌性。韌性是材料在沖擊載荷作用下抵抗產(chǎn)生裂紋的一個特性，是鎖具鈑金模具鋼的一種重要性能指標(biāo)。對韌性的具體要求，應(yīng)根據(jù)鎖具鈑金模具的工作條件考慮。對沖擊載荷較大，受偏心彎曲載荷或應(yīng)力集中等的鎖具鈑金模具，都需要足夠的韌性。④耐磨性。耐磨性除影響鎖具鈑金模具壽命外，還影響產(chǎn)品的尺寸精度和表面粗糙度。一般鎖具鈑金模具材料的硬度要求，應(yīng)高于坯料硬度的30％～50％，鎖具鈑金模具材料的金相組織要求，為基體上分布著細(xì)小、彌散的細(xì)顆粒狀碳化物的下貝氏體或回火馬氏體。⑤抗疲勞性�？蛊诹κ欠从巢牧显诮蛔冚d荷作用下，抵抗疲勞破壞的性能指標(biāo)。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，分為疲勞強(qiáng)度、疲勞裂紋萌生力、疲勞裂紋擴(kuò)展抗力、小能量多沖抗力等。⑥熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性表示鎖具鈑金模具在使用過程中，工作部位因受熱而保持組織和性能穩(wěn)定的能力。對于高速沖裁或劇烈摩擦磨損的冷作鎖具鈑金模具，宜選擇一些具有二次硬化能力的高合金鋼。
1.2鎖具鈑金模具材料的工藝性能①鍛造工藝性能。②切削加工工藝性能。③熱處理工藝性能。熱處理工藝的好壞，對鎖具鈑金模具質(zhì)量有較大影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，脫碳敏感性低，特別要有較大的淬硬性和淬透性。淬硬性，保證了鎖具鈑金模具的硬度和耐磨性；淬透性，保證了大尺寸模具的強(qiáng)韌性及斷面性能的均勻性。
2鎖具鈑金模具材料的種類及特性
2.1碳素工具鋼碳素工具鋼的含碳量在0.7%~1.3%范圍內(nèi)，價格便宜，原材料來源方便，加工性能好，熱處理后可以得到高硬度和高耐磨性，用于制作尺寸不大、形狀簡單、受輕負(fù)荷的鎖具鈑金模具零件。T10A是最常用的鋼材，是性能較好的代表性碳素工具鋼，耐磨性也較高，經(jīng)適當(dāng)熱處理可得到較高強(qiáng)度和一定韌性，合適制作要求耐磨性較高而承受沖擊載荷較小的`鎖具鈑金模具。T8A淬透性、韌性等均優(yōu)于T10A，耐磨性也較高，適合制作小型拉伸、擠壓模。
2.2低合金工具鋼低合金工具鋼，是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。這樣可以降低淬火冷卻速度，減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減少淬火變形及開裂傾向，鋼的淬透性也明顯提高。用于制造鎖具鈑金模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代號GD)等。
2.3高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性、易淬透、穩(wěn)定性高、抗壓強(qiáng)度高及淬火變形小等優(yōu)點。高碳高鉻鋼經(jīng)鍛造后的毛坯硬度較高（大約在550HB左右），內(nèi)應(yīng)力較大，在室溫下長期停留會發(fā)生開裂報廢，為消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能，必須進(jìn)行退火處理。 2.4高速鋼高速鋼具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性，采用低溫淬火、快速加熱等工藝措施，可以有效地改善其韌性。因此，高速鋼越來越多地應(yīng)用于要求重載荷、高壽命的冷作鎖具鈑金模具。鎢鉬系高速鋼，因其含碳化物分布較均勻，顆粒細(xì)小其抗彎強(qiáng)度與塑性、沖擊韌性等都相對較高，而硬度與二次硬化能力都得以保持。
2.5硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金具有高的硬度、高的抗壓強(qiáng)度和高的耐磨性，所以用其制作的鎖具鈑金模具堅固耐用，且制品表面質(zhì)量好，故適用于大批量生產(chǎn)，主要用來制作多工位級進(jìn)模，大直徑拉深凹模鑲塊。缺點是脆性大，加工困難，不能鍛造及熱處理，且成本高，致使其應(yīng)用受限制。
2.6鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以難熔金屬碳化物為硬質(zhì)相，以合金為粘結(jié)劑，用粉末冶金方法生產(chǎn)的一種新型鎖具鈑金模具材料，具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性和高抗壓強(qiáng)度，又具有鋼的可加工性和熱處理性。
3鎖具鈑金模具材料的選用
鎖具鈑金模具材料的選用，不僅關(guān)系到鎖具鈑金模具的使用壽命，而且也直接影響到鎖具鈑金模具的制造成本，因此是鎖具鈑金模具設(shè)計中的一項重要工作。在沖壓過程中，選擇鎖具鈑金模具材料應(yīng)遵循如下原則：①根據(jù)鎖具鈑金模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；②根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；③滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形�。虎軡M足經(jīng)濟(jì)性的要求。
4總結(jié)
影響鎖具鈑金模具使用壽命的重要因素是和材料的化學(xué)成分及其材料的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、熱穩(wěn)定性等有關(guān)，因而，應(yīng)力求按照鎖具鈑金模具的服役條件、性能要求與實際生產(chǎn)需要，合理選擇高質(zhì)量的鋼材并實施熱處理工藝，提高鎖具鈑金模具的使用壽命。
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