模具材料概述

1、 2.1模具的分類模具的分類 2.2模具的服役條件及失效形式模具的服役條件及失效形式 2.3模具的使用壽命及其影響因素模具的使用壽命及其影響因素 第二單元 模具材料概述http:/ 模具的分類模具的分類 模具的分類模具的分類根據(jù)成型材料、成形工藝和成型設備的不同，模具分類如下圖： http:/ 根據(jù)服役條件的不同，模具分類如下：模具冷作模具熱作模具塑料模其他模具返回http:/ 模具的服役條件及失效形式模具的服役條件及失效形式 一般情況下，模具的服役條件與安裝模具的機床類型、噸位、精度、成形次數(shù)、生產(chǎn)效率、被加工件大小、尺寸、材質、變形抗力以及工件加熱條件、鍛造成形溫度、冷卻潤滑條件等等都有關

2、系，因而模具的服役條件會有很大的不同。顯然不同種類的模具，由于工作條件的不同，它們在服役中發(fā)生失效的形式和特點也將各不相同。 了解模具的服役條件，對正確選用模具材料及熱處理工藝相當重要。既是對模具進行失效分析的前提，又是提高模具的必備條件。 http:/ 冷作模具是指在常溫下對材料進行壓力加工或其他加工所使用的模具。冷作模具冷沖裁模冷拉深模冷擠壓模冷鐓模 冷作模具都是在常溫下對工件材料施力，使其產(chǎn)生分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的成品或半成品件。http:/ 冷沖模具工作對象是金屬或非金屬板材依靠冷沖模具的刃口完成冷沖壓加工中的分離工序。1.冷沖裁模課件2動畫-落料沖孔復合模.swf 冷沖

3、模具的主要工作部位凸模（沖頭）和凹模的刃口，靠它們對板料施加壓力，使其產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和分離過程。 冷沖模具的最常見的失效形式是模具刃口的磨損，厚板沖裁模還會塑性變形、斷裂或崩刃。 凸模（沖頭）承受壓力同時還要承受沖擊力、剪切力和彎曲力的作用。凹模的刃口端面和側面承受擠壓和摩擦力的作用。http:/ 依靠模具使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形而獲得一定尺寸、形狀的產(chǎn)品 最常見的失效形式是磨損，有時還會產(chǎn)生咬合、擦傷、變形等失效形式。 承受的沖擊力不大，受到摩擦力十分強烈。凸模承受壓力和摩擦力；凹模承受徑向張力和摩擦力的作用。http:/ 在沖擊力的作用將金屬棒狀坯料鐓成一定尺寸、形狀的產(chǎn)品。 最常見

4、的失效形式是磨損失效和疲勞斷裂失效。 在室溫條件下工作，塑性變形大，工作環(huán)境差，凸模承受巨大的沖擊力和摩擦力；凹模承受脹力和摩擦力的作用。http:/ 11 依靠模具使金屬坯料在強大而均勻的近似靜擠壓力的作用下，產(chǎn)生塑性變形流動而形成產(chǎn)品 主要的失效形式是磨損失效、塑性變形失效、凸模折斷失效、疲勞斷裂失效及縱向開裂失效，有時還會產(chǎn)生脹裂失效。 在進行冷擠壓加工時，模具承受強大的擠壓力（如正擠壓鋼材時，擠壓力約為20002500MPa），同時產(chǎn)生很大的摩擦力，由于摩擦和變形，模具的局部表面溫度可達400以上。此外由于金屬坯料不平整，凸模和凹模之間的間隙不均勻和中心線不一致，還會使的偏載或橫向彎曲

5、載荷。http:/ 錘鍛模在服役時不僅要承受沖擊力和摩擦力的作用，還要承受很大的壓應力、拉應力和彎曲應力的作用，同時受到交替的加熱和冷卻的作用。熱作模具錘鍛模壓力機鍛模熱擠壓模熱沖裁模壓鑄模 熱作模具是指將金屬坯料加熱到再結晶溫度以上進行壓力加工的模具。 主要的失效形式是磨損失效、塑性變形失效、斷裂失效、冷熱疲勞、斷裂失效等。http:/ 熱擠壓模工作時，承受壓縮應力和彎曲應力，脫模時承受一定的拉應力，受熱溫度較高，如在擠壓銅合金和結構鋼時，模具型腔的溫度可達600800，后還要進行冷卻。 熱擠壓模是使被加熱金屬坯料在高溫壓力下成形成形 主要的失效形式是磨損失效、塑性變形失效、斷裂失效、冷熱疲

6、勞斷裂失效及模具型表面的氧化失效等。http:/ 壓鑄模具的型腔表面要承受液態(tài)金屬的壓力、沖刷、侵蝕和高溫作用，每次壓鑄件脫模后還要對模具的型腔表面進行冷卻和潤滑，而使模具承受急冷、急熱作用； 熱作模具工作時既承受機械載荷，又承受熱載荷，且在循環(huán)狀態(tài)下工作。壓鑄模 主要的失效形式是磨損失效、粘模失效、侵蝕失效、冷熱疲勞等。http:/ 塑料模是用于成型塑料制品的模具。塑料模注射模壓縮模擠出模氣動成型模 塑料模按成型固化不同可分為：壓注模 根據(jù)成型方法的不同，塑料模可分為：塑料模熱固性成型塑料模熱塑性成型塑料模http:/ 熱固性塑料模工作溫度為150250，工作壓力約為20008000MPa，

7、物料以固體粉末狀態(tài)或預制坯料狀態(tài)進入模具型腔。受力大、易磨損、受熱、有時腐蝕。 熱塑性塑料模工作溫度為150250，工作壓力約為20006000MPa，物料以粘流狀態(tài)進入模具型腔。受壓、易磨損、受熱、有時腐蝕，但不嚴重。 主要的失效形式是磨損失效、腐蝕失效、塑性變形失效、斷裂失效、疲勞失效及熱疲勞失效等。http:/ 模具的使用壽命模具的結構設計模具的服役條件 影響模具壽命的因素影響模具壽命的因素模具的材料模具的熱處理與表面強化模具的制造工藝http:/ Cr12鋼具有高的抗壓強度和耐磨性，但塑性、韌性很差，抗拉強度和疲勞強度較低，而T8A相對地韌性較高，經(jīng)處理后硬度也較高。 材料的類別不同，

8、其性能存在差異，直接決定了它的使用范圍、安全可靠性和使用壽命；不同材料制成的模具，其使用性能和壽命差別很大。某沖裁模，選用9Mn2V鋼時，壽命為五萬余次。選用Cr12MoV鋼時，壽命高達40多萬次。http:/ T8A鋼制鉚釘模的工作硬度與壽命的關系工作硬度工作壽命5556HRC幾十至幾百件崩裂5354HRC500至700件崩裂5153HRC7000件4749HRC3000件左右 模具零件硬度的高低，對模具的使用壽命影響很大，但并不是硬度越高越好，應根據(jù)具體的服役條件及主要失效形式確定硬度的范圍及各零件間硬度的匹配。http:/ 冶金質量缺陷往往容易造成淬火開裂或模具的早期，主要出現(xiàn)在大、中型

9、截面模具（如錘鍛模、大型覆蓋件的模具）以及碳和合金元素含量高的模具鋼（如Cr2、CrWMn、3 Cr2 W8V、 Cr12 、 Cr12MoV、W18 Cr24V）。3、冶金質量 非金屬夾雜物強度低、脆性大，與基體的性能有很大的差異，可視為鋼中的類裂紋缺陷，降低疲勞強度和韌性。 冶金質量缺陷具體表現(xiàn)在非金屬夾雜物、碳化物偏析、中心疏松和白點。 碳化物在結晶過程中常呈不均勻結晶或析出，形成大塊狀、網(wǎng)狀或帶狀偏析，會明顯降低塑性、韌性、斷裂抗力及其它力學性能。還影響加工和熱處理性能。大截面模具中，易存在中心疏松和白點，在鍛造毛坯、淬火時容易開裂以及在服役中發(fā)生脆斷或凹陷。http:/ 通過預先熱處理，改善模具材料的組織結構，清除金屬坯料的內(nèi)部組織缺陷，改善材料的切削加工性，提高模具的承載能力。 通過最終熱處理，獲得所需的使用性能。 通過表面強化，改善模具表面特性，獲得硬度、耐磨性、韌性、抗疲勞強度等性能指標的良好配合，滿足“外硬里韌”的性能要求。http:/ 可見：模具的壽命與類型及服役