在众多性能的平衡取舍中,最重要的是制造模具的费用与使用模具的费用之间的权衡。为了减少模具制造成本,模具材料应该具有好的机械加工性能、低成本、低硬度。模具制造成本因子可以用下式定义(模具制造成本正比于材料成本×硬度/加工速率);为了减小模具使用成本因子,模具材料要有较高的热扩散率和硬度,模具使用成本因子可以用模具使用成本∝1/(热扩散率×硬度)来描述。图4.27所示为模具制造成本因子与模具使用成本因子的关系,每个因子都是以P20为基准进行了标准化。理论上希望使用模具制造成本因子和使用成本因子都低的模具材料。虽然图4.27并不能反映出实际的模具制造成本和模具使用成本(因为它们取决于特定的应用场合),但是这个图给出了一些很重要的信息。
图4.27 模具制造成本因子与使用成本因子的关系
从图中能看出,铝合金制作模具的制造成本和使用成本都很低,因此,在模具强度和硬度要求不高的情况下,应优先考虑使用铝合金。铜合金,例如Cu940,由于材料费高,并有中等硬度以及加工速率,所制作的模具使用成本很低,但是制造成本很高。因此,在成型大容积的制品需要高强度、高硬度模具时,铜合金是很好的模具材料。(www.xing528.com)
如果可以不使用较软的非铁金属材料,就应选择图4.27中所列的钢铁材料。一般来说,这些金属材料的模具制造成本低,但使用成本较高。例如,A6比P20硬,二者的热扩散率相差不多,因此A6模具的维修费用会降低,但是由于A6的机械加工性能以及加工速率较差,因此模具的制造成本会增加。
图4.27讨论了三类材料的优缺点。不锈钢SS420的热扩散率比P20低,因此它的模具使用成本比P20高,但当模具有耐蚀性要求时,必须采用SS420制作模具;碳素钢1045的机械加工性能比P20好,模具制造成本低,它的热扩散率比P20高(这意味着可缩短循环时间),硬度比P20低(这表明维修成本增加),它的模具使用成本与P20相当。H13的硬度非常高,致使机械加工速率很慢,模具制造费用非常高,但是它仍是有耐蚀性要求的常用模具材料。
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