通过对汽车模具设计标准的研究,介绍了几种常用模具材料的使用性能,以及模具材料的成本、使用寿命等的比对。结果表明,合理的选用模具的材料,会降低成本、缩短制造周期、方便维修、减少钳工劳动强度。
模具是冲压生产的关键工艺装备,随着模具行业的不断发展,模具在兵器工业、机械工业及日用品的生产中应用越来越广泛。我国的模具行业已步入了高速发展时期,但模具的制造水平和使用性能与世界上发达国家相比,还有很大的差距。
现代汽车90%以上的白车身零件,都靠冲压模具实现大批量生产。
根据汽车冷冲模具的使用寿命要求:在正常使用、维修状态下,能多批次、小批量生产出50万辆合格零件。故模具材料的性能、质量对模具的使用寿命有极大的影响。因此,模具材料的研究和开发,一直受到模具钢生产厂商的重视,并得到了迅速的发展。
1.模具材料的现状
近年来,我国模具钢生产技术发展较快,用于制造冷冲压模具材料主要分为以下几类:
(1)高碳低合金冷作模具钢,如:9SiCr、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS等。
(2)抗磨损冷作模具钢,如:6Cr4W3Mo2VNb、Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等。
(3)抗冲击冷作模具钢,如:4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等。
(4)冷作模具用高速钢,如:W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V等。
2.汽车模具材料的使用性能
(1)冲裁模材料的使用要求
对于薄板冲裁模具的用材要求具有高的耐磨性和硬度,而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外,为防止模具断裂或崩刃,还应具有高的断裂抗力、韧性。
(2)拉延、整形模材料的使用要求
要求模具工作零件材料具有高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能、良好的抗粘附性(抗咬合性),而且热处理时变形要小。
根据汽车厂生产冲压件的模具现状,汽车模具主要采用的材料为:钼铬铸铁、Cr12MoV、铸态空冷钢。
钼铬铸铁:属于镍硬白口铸铁系中高铬白口铸铁的一种,由于其共晶组织由一种M7C3型碳化物和奥氏体其它转变物组成,其基体退火成马氏体后能表现出很高的耐磨性,同时其含有的铬能显著提高强度、硬度和耐磨性、锰能显著提高韧性,而且钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性。其热处理的方法为表面淬火,大量节省热处理时间,淬火后硬度HRC50
冷冲模一般选用Cr12、CrWMn、Cr12MoV等做凸模、凹模,其它的零件选用45#钢、Q235钢。注塑模一般选用碳素类模具钢:主要采用中碳结构钢,代表钢号有S45C、S48C、S50C、S55C等。预硬化型模具钢:主要是采用淬透性较高的中碳合金钢,代表钢号有P20、718、2311、2738、42CrMnMoV、WSM30B,钢板采用预硬化交货,无需热处理可直接使用,适用于批量大、模具尺寸较大形状复杂、精度要求高的模具。时效硬化模具钢:在低碳合金中,添加一定的微量元素,硬度较低,便于模具加工,然后通过热处理,达到高硬度要求,常见钢号为P80B,用于形状复杂、抛光性能要求高的模具,耐腐蚀性模具钢,易切削模具钢:电渣型模具钢:可以达到抛光至镜面的效果,同时具有较强的抗腐蚀性,代表钢号有20R、718R 。压铸模具一般采用3Cr2W8V、H13等材料。
推荐使用抚顺FS139和抚顺FS636ESR
FS139是国产新一代耐磨耐腐蚀镜面模具钢,通过真空热处理后硬度可达52-58HRC。
主要特性:优越的抛光性能、高纯净度、优良的耐磨性、耐腐蚀性。
化学成分:C:0.4% Mn:0.35% Si:0.45% Cr:16.2% Mo:1.5%
钢材应用:适用于添加玻纤、阻燃剂的各种开关、插座、电木等要求高耐磨的塑料模具,耐磨性远超于传统AISI420钢材,对于高产量模具解决了开发多套模具以及多次修模的根本问题。
对应牌号:德国1.2316ESR? 美国420ESR? ?日本HPM31? ? 瑞典S136
FS636是抚钢自主研发设计的高光耐腐蚀镜面模具钢,具备出色的纯净度。确保钢材中低的硫含量(最高0.003%)以及低的非金属夹杂物,韧性及抛光非常出色,高纯净度同时大大降低了模具开裂的出现
主要特性:优良的耐腐蚀性、出色的抛光性能、优越的韧性及热处理稳定性
化学成分:C:0.18-0.25%? Mn:0.4-0.7%? ?Si:0.7-1%? ?Cr:13-14% Mo:0.15-0.45%
钢材应用:高表面光洁度要求之模具、要求在腐蚀性环境下工作或保存的模具。
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