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模具选材原则
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(一)满足工作条件要求
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8 C/ h( i) X8 M- b* A ]0 i5 ~: A1.耐磨性 $ K! A, r9 m1 }( I+ k) H N3 U
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2 U0 b" Q5 ]/ p4 ]9 F坯料在模具型腔中塑性变性时,沿型腔表面既流动又滑动,使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦,从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。
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+ z0 z# u/ g2 Y/ B# P- |硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下,模具零件的硬度越高,磨损量越小,耐磨性也越好。另外,耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。 # n) ?( i r& D
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1.强韧性 4 |4 c$ U5 Y) `# k
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模具的工作条件大多十分恶劣,有些常承受较大的冲击负荷,从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断,模具要具有较高的强度和韧性。 : e) C, ?$ q! g3 E# K% G1 v
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模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。
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2.疲劳断裂性能
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0 W. H8 _8 u Z' U0 u模具工作过程中,在循环应力的长期作用下,往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。 + s' c4 v: H. x4 M
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0 z) o: j8 T' ^模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。 / S* g$ z5 T* r$ m: i) A
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3.高温性能
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当模具的工作温度较高进,会使硬度和强度下降,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此,模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以保证模具在工作温度下,具有较高的硬度和强度。
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- n: q b5 \$ A9 F 4.耐冷热疲劳性能 : ~/ u! S( f- \. Q
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4 {" Y$ R& ]# d0 |- |4 ?有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态,使型腔表面受拉、压力变应力的作用,引起表面龟裂和剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低了尺寸精度,从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。 9 v! q. T$ ^% h! n& _+ k2 q
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! e0 s" v! u. R' z) h6.耐蚀性 6 L) d0 o4 l& \, A, K
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有些模具如塑料模在工作时,由于塑料中存在氯、氟等元素,受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体,侵蚀模具型腔表面,加大其表面粗糙度,加剧磨损失效。 1 V: E5 n( u5 K9 w6 X/ B( U
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8 a: B" ? M# A9 w3 Z(二)满足工艺性能要求
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: [1 d1 j9 ^% W7 J' E, p模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。
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y5 w' P7 Q) S. I8 J5 \5 i1.可锻性
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具有较低的热锻变形抗力,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。
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2.退火工艺性
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球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。
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. p5 l* F5 Q N% E5 V3.切削加工性
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7 e/ @# e# R% Z& k( T+ f2 t切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。 $ Y$ y- ]( m/ ^4 W* S: H8 G
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. m* S' y1 L: b' Y8 r' r4.氧化、脱碳敏感性
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8 n! c/ t8 R" k- d" X/ j高温加热时抗氧化怀能好,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,产生麻点倾向小。 - W3 S2 }" y4 w7 X4 N% g, T
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5 s2 y o. s! T; [3 j5.淬硬性
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! O# b4 L! S6 z3 Z( O$ Y" D! `淬火后具有均匀而高的表面硬度。 : w# `1 N# O+ I$ J7 d
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9 y( v! B9 D$ g7 B: z6.淬透性 ) v9 W( L0 \- \; z
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淬火后能获得较深的淬硬层,采用缓和的淬火介质就能淬硬。 / m; ~- [6 K1 x# |
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7.淬火变形开裂倾向
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5 _6 K) e2 B6 B8 o. u& ^常规淬火体积变化小,形状翘曲、畸变轻微,异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低,对淬火温度及工件形状不敏感。 j) [( k4 o1 ?! a/ t
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8.可磨削性 , @3 [* K1 L0 b+ u2 _/ I8 }! R
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砂轮相对损耗小,无烧伤极限磨削用量大,对砂轮质量及冷却条件不敏感,不易发生磨伤及磨削裂纹。
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(三)满足经济性要求
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在给模具选材是,必须考虑经济性这一原则,尽可能地降低制造成本。因此,在满足使用性能的前提下,首先选用价格较低的,能用碳钢就不用合金钢,能用国产材料就不用进口材料。
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另外,在选材时还应考虑市场的生产和供应情况,所选钢种应尽量少而集中,易购买。 |
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