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模具钢材料以及热处理对模具钢的寿命有什么影响?

发布时间:2020-08-09 12:09:54    浏览次数:

  

   随着社会经济的发展,我们的生活对模具钢的需求量越来越大,具使用寿命的长短直接影响生产效率、产品质量等,通常情况下,模具材料、热处理技术、设计结构、成形工艺等因素都会对模具使用寿命产生不同程度的影响,其中模具材料、热处理技术是影响模具使用寿命的关键。接下来东锜模具钢给大家分享一下模具钢材料以及热处理对模具钢的寿命的影响。

  

   1、模具材料对模具寿命的影响

  

   对于模具材料来说,影响模具寿命主要表现在3个方面。

  

   (1)4Cr5SMoSiV1钢制热挤压冲头。

  

   该冲头在工作过程中,容易在模具表面发生氧化,以及热疲劳开裂现象,并且容易受冲刷磨损的影响。如果采用3Cr2W10V钢制作模具,同时利用2000 kN水压机对D60钢材料进行处理,使用寿命一般为400~500次,反之如果采用H10改型钢制造模具,其使用寿命可以大幅度延长,一般可以延长到2000次。

  

   (2)5NiSCa钢制精密密封橡胶模。

  

   这种模具在尺寸方面要求比较高,具有良好的工艺性能、抛光性能,其特点主要表现为热处理变形小、硬度高、耐磨性好等。该模具的制造原材料一般选择45#钢,在调质和镀铬状态下使用该模具,通常会出现硬度低、易磨损、凹坑、麻点等问题,并且橡胶制品的外观质量比较差。如果采用5NiSCa制造,往往可以获得良好的加工工艺和使用寿命,例如,利用密封条压模(材料为45#钢),模具寿命一般为2500~3 000次,如果采用5NiSCa钢制作,其寿命高达9000~10 000次。

  

   在模具制造工艺方面,5NiSCa一般按照改锻—退火—调质—抛光的工艺流程制造模具。

  

   (3)利用GD钢制作中、厚板冲裁模。

  

   在制作(厚度为3~6mm)厚(厚度超过6 mm)板冲裁模具的过程中,一般选择Cr-12型钢,由于碳化物存在严重的偏析现象,并且强韧性差,模具容易发生崩裂等现象,进而在一定程度上影响模具的使用寿命。如果选用GD钢制作模具,可以大幅度延长模具使用寿命,并且模具制作成本低,热处理工艺简单。通常情况下,采用Cr12MoV钢制作垫片落料模,模具使用寿命一般在2000~3 000次,而利用GD钢制作模具,模具使用寿命长达次,并且不容易发生断裂失效现象。

  

   在制作模具工艺方面,利用GD钢制作模具,一般按照改锻—球化退火—机加工—淬火、回火—磨削加工—消除应力低温回火的工艺流程制作模具。

  

   2、热处理技术对模具寿命的影响

  

   对于热处理技术来说,主要从3个方面影响模具使用寿命,分别介绍如下

模具钢材料以及热处理对模具钢的寿命有什么影响?

  

   (1)拉深模离子渗氮。

  

   选用Cr12MoV钢制作拉深模,材料选择厚度为1mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板。在制作模具的过程中,容易损害拉深件外侧壁和凹模表面,对模具表面质量和凹模寿命产生严重影响。利用离子渗氮对凹模表面进行处理,无论是模具的表面性能,还是模具的使用寿命都明显提升。

  

   在模具制作工艺方面,一般按照锻造—球化退火—机加工—淬火、回火—精加工—离子渗氮—装配的流程,利用Cr12MoV钢加工凹模。

  

   (2)热挤压凹模复合强化。

  

   在服役条件方面,对于热挤压凹模来说,一般要求比较高,这是因为热挤压凹模要承受高温、高压、交变循环负荷,以及剧烈摩擦等。基于此,在选择制作材料时,一般侧重高温耐磨、高温强度、高温硬度,以及抗热蠕变等,在这种情况下,新型HMI热作模具钢成为首选,这种材料的特点是复合强化热处理工艺效果好。另外,这种材料合金含量低,同时具有良好的高温强度、抗冷热疲劳性、抗回火性等性能。由于钢中的链状碳化物无法用常规的热处理工艺消除,进而导致模具在服役过程中,容易发生疲劳脆断、型腔擦伤塌陷等现象。但是,采用新工艺,能够消除HMI钢中的链状碳化物,模具使用寿命一般可以延长4~5倍,使得HMI钢的潜力被充分挖掘。

  

   对于链状碳化物来说,由于稳定性比较强,常规的处理工艺,例如球化退火、正火、淬火等都无法破坏链状碳化物的稳定性,但是采用热固溶淬火工艺可以有效解决这一问题。

  

   对于HMI钢挤压凹模复合强化处理工艺来说,通过渗硼强硬化处理,在一定程度上可以有效提高热挤压凹模型面的硬度、耐磨性能、抗腐蚀性能等,进一步延长热挤压凹模的使用寿命。

  

   (3)压铸模NQN复合强化。

  

   在压力铸造中,铝压铸模是主要的热作模具,应用范围比较广。在压铸模材料中,3Cr2W8较为常用。受各种因素的影响和制约,传统的铝压铸模热处理强化工艺在铸模效果方面不太理想,采用NQN复合强化方法改进传统的压铸模热处理工艺,可以使铝压铸模的使用寿命明显延长。

  

   对于传统的铝压铸模热处理工艺来说,普遍存在以下问题:

  

   第一,热处理生产周期长,处理工艺复杂。

  

   第二,在消除应力阶段温度比较高,在空气中进行加热处理,容易发生氧化脱碳现象。

  

   第三,淬火温度高,淬火冷却容易发生裂痕。

  

   第四,有效硬化层比较薄。

  

   第五,模具表面容易粘铝,增加了脱模难度。

  

   相对来说,NQN复合强化工艺的特点主要表现为以下几点。

  

   首先,将氮碳共渗与去应力处理工艺进行结合,由于加热温度相近,增强了对模具去应力效果。并且,可以控制炉内气氛,模具表面氧化脱碳现象可以避免,同时可以在模具表面形成氮碳化合物层,以及扩散层。

  

   其次,按照传统的铸模热处理强化工艺,模具经过氮碳共渗处理后,一般不采取任何热处理。对于铝压铸模来说,经过氮碳共渗处理后,需要进行淬火操作,通过淬火在一定程度上可以保证模具的整体性能,并且淬火加热可以将氮向内部扩散,在冷却过程中,可以形成含氮马氏体,进而增加有效硬化。

  

   最后,淬火后,结束第一次回火,在进行第二次回火时,再进行氮碳共渗处理,这种方式可以对模具进行双重保护,一方面强化模具表面,另一方面通过对模具进行二次回火,将钢中残余奥氏体进一步转变为二次马氏体,同时对模具进行二次硬化,在一定程度上增加了压铸模的强度,防止模具发生变形,确保模具的机械性能,同时延长模具的使用寿命。从实际情况来看,采用NQN复合强化技术对模具进行处理,压铸模的使用寿命普遍提升3~4倍,并且大大提高了模具的表面质量,使得模具更加美观。

  

   以上就是东锜模具钢给大家分享的模具钢材料以及热处理对模具钢的寿命的影响。从实际情况来看,在使用模具的过程中,影响模具使用寿命的因素比较多,而且比较复杂,为了提高模具的质量,需要延长模具的使用寿命。希望对大家有所帮助,对模具钢感兴趣的朋友可以阅读更多关于模具钢的资讯《东锜模具钢浅谈我国模具钢行业未来发展的空间》。


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