冲压模具工作时要承受冲压、振动、摩擦、高压和拉深、弯曲等负荷,甚至在较高的温度下工作,工作条件复杂,易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此,对模具工作零件材料的要求比普通零件高。
翅片模具同时具有拉深、冲裁的功能,应根据不同的工作条件选用不同的模具材料。
1.不同工作条件对模具材料的要求
(1)对拉深模具材料的要求 要具有良好的抗黏附性、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,而且热处理时变形要小。
(2)对冲裁模材料的要求 要具有高的耐磨性和硬度,为防止断裂和崩刃,还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。
2.模具材料的种类和特性
常用的翅片模具材料种类有:优质碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、高速钢、冷作模具钢、轴承钢、硬质合金等。
(1)优质碳素结构钢 优质碳素结构钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少,机械性能较为优良。
(2)碳素工具钢 在模具中应用较多的是SK-3,优点为加工性能良好,价格便宜。但淬透性和热硬性差,热处理变形大,承载能力较低。
(3)合金结构钢 在碳素结构钢的基础上,加入适量的一种或数种合金元素(总含量一般不超过5%)的钢。这类钢,具有合适的淬透性,经适宜的金属热处理后,显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体,因而具有较高的抗拉强度和屈强比(一般在0.85左右),较高的韧性和疲劳强度。在模具中应用较多的是35CrMo,日本牌号为SCM435,使用在翅片拉深凸模上。
(4)高速钢 高速钢一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢。高速钢的工艺性能好,强度和韧性配合好,主要用来制造模具中不是每次冲切的切口件。在翅片模具中主要选用含钨量较少的W6Mo5Cr4V2。后来又出现了粉末冶金高速钢,其优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形,更加适用于切口件。翅片模具中主要选用HAP-40。(www.xing528.com)
(5)冷作模具钢 在翅片模具中主要选用9CrWMn、Cr12MoV等。它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形小,为高耐磨变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。
(6)轴承钢 主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈,此类零件需具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪声和高耐磨性等特点。翅片模具中常选用GCr15。
(7)硬质合金 硬质合金的硬度和耐磨性高于其他任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性差。在模具中主要应用于变薄拉深凸模。
3.翅片模具零件选材和要求
翅片模具各子模中常用零件选材及热处理要求具体见表3-12。
表3-12 翅片模具各子模中常用零件选材及热处理要求
(续)
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