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模具材料的冶金质量及其他应考虑的因素
发表时间:2016年07月25日 点击:次 本月浏览次数:

  冶金质量也对模具材料的性能有很大的影响,只有具有优秀的冶金质量,才能充分发挥模具材料的各种性能。因此对于生产精密、复杂、长寿命的模具,必须选用瀚超合金钢质量优秀的适宜的材料。国内外主要冶金生产部门也千方百计致力于模具材料冶金质量的提高。主要有以下几个方面:


  1.冶炼质量对于高质量的模具钢,国内外广泛采用炉外精炼、真空处理、真空冶炼、喷粉处理、电渣重熔等工艺、降低钢中的有害元素、氧、氢和夹杂物的含量,进行化学成分和浇注温度的微调。通过电渣重熔还能够有效地改善钢的低倍组织和致密度,提高材料的等向性。国内一些生产厂的试验说明电弧炉生产的4Cr5MoSiVI钢的横向冲击韧度值只相当于纵向的31%,通过电渣重熔以后的4Cr5MoSiVI钢钢材,横向冲击韧度值可相当于纵向的70%,提高1倍以上。对于特殊要求的模具材料,则采用粉末冶金工艺生产的粉末高速钢和粉末高合金模具钢,可以更好地改善钢的组织和性能。


  2.锻造轧制工艺在保证一定的锻造比的基础上,尽可能采用镦粗一拔长锻造和交叉轧制工艺,以提高模具材料的等向性。


  为了减少加工余量,提高材料的利用率,广泛采用精锻机、快锻水压机、高精度连轧机生产,提供高精度的钢材适应模具制造的需要。


  3.热处理和精加工锻、轧材的热处理,应采用可控气氛或真空热处理,避免氧化脱碳,对有些塑料模具钢和热作模具钢应由冶金部门进行预硬处理。对有些要求高的热作模具材料应由冶金部门预先进行组织细化处理,消除钢中的粗大碳化物和链状分布的碳化物,得到细小、均匀分布的碳化物组织,以进一步改善钢的各种性能,特别是等向性。根据国外的一些报道,有些热作模具钢通过电渣重熔一多向锻造(轧制)一组织细化处理,生产出高质量高等向性的模具钢,其横向的冲击韧度值可以相当于纵向的90%以上。不少钢厂对这种工艺生产的钢命名了商品牌号如奥地利伯乐钢厂的ISODISC;日本日立金属公司的ISOTROPY,日本高周波钢业公司的MICROFINE等‘7],我国不少冶金生产部门也在致力于这项工作。


  另外从钢材各部位的冶金质量考虑,制造模具时应注意使模具的主要工作面(如型腔或刃部)选择接近钢材的表面位置;因为在一般情况下钢材的表面是钢材比较清洁的部位,而钢材的心部是钢材低倍缺陷比较集中的区域;特别是在大截面莱氏体钢材中,中心部位钢的共晶碳化物不均匀度会比表面部位高出2~3级。还有模具的主要承受载荷的方向最好能选择与钢材的变形方向相一致,以减少钢材的各向异性对模具的不利影响。


  4.导热性导热性也是模具材料,特别是有些热作模具材料和塑料模具材料的主要性能指标之一。导热性好的模具材料,能把加工中产生的热量和加工工件传来的热量迅速传出,避免模具工作表面产生过热现象改善模具的工作条件。对一些热塑性塑料成形用的模具和一些压铸模具,为了加快生产节奏希望压制的工件迅速降温脱模,以提高生产率,为了解决这一问题,有时选用一些比钢铁导热性更好的模具材料,如高强度铜合金、高强度铝合金等。


  5.精料和制品化为了缩短了模具的制造周期,模具制造部门在选购模具材料时,应可能选用精料和制品,如经过剥皮,冷拔或磨削加工的精品钢材,经过粗加工、精加工、甚至精加工淬火回火的模块。模具制造部门利用这些精料和制品稍进行加工即可与标准模架装配使用。既可以有效地缩短模具制造周期,适应模具使用部门的需要,又因为前一阶段精料和制品的生产是在冶金厂高效率大批量生产的,可以降低生产费用,提高材料利用率。


  6.其他应考虑的因素在进行模具材料选择时,根据模具的使用条件和要求,除了必须考虑以上各种因素,特别是材料的主要性能必须与模具的使用条件要求相适应外,还需要考虑选用的模具材料的价格和通用性。


  一般情况下,当生产的工件批量很大,模具的尺寸较小时,模具材料在模具制造费用中所占的份额很小,材料的价格可不作为主要考虑的指标,可以尽量选择比较高级的适用的模具材料。而对于大型或特大型形状较简单的模具,由于模具材料的费用将在模具总的成本中占较大的份额,所以可以根据生产工件的批量,选用价格较低的模具材料,或者模具本体选用价格低的材料,而在模具的关键工作部位,如型腔或刃口处,采用镶块或堆焊的方法将高级的模具材料镶上去或堆焊上去,既能提高模具的使用寿命,又能降低材料费用。


  模具材料的通用性,也是选用模具材料时必须考虑的因素。模具材料一般用量不大,品种、规格很多,为了便于在市场上采购和备料,应该考虑材料的通用性。除了特殊要求以外,尽可能采用大量生产的通用型模具材料,由于通用型模具钢技术比较成熟,积累的生产工艺和使用经验较多,性能数据也比较完整,便于在设计和制造过程中参考。另外选用通用型模具材料,可以便于采购、备料和材料管理工作。


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