国外模具用材分析

wanglinyou

国外模具用材分析

美国模具钢系列和选用方案在40年代就初步形成。 4 P2 f0 F; L: |- @, L+ W1 p0 K 美国模具工业用材分析 ) l4 j* N2 z: b# `- u& o7 p 4 V8 r  y" T8 T( W6 o6 u2 Y美国按模具服役条件将模具钢分为三大类，美国金属学会工具钢委员会列出了：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。其中，冷作模具钢又分出12小类，热作模具钢9小类，塑料模具钢2小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素： ◆ 尺寸大小和形状的复杂性， 2 V( ~8 y$ p- d◆ 被加工的材料， ; u2 M2 D/ u* V% h' F- n- ~◆ 耐久性要求或设计寿命。 http://mould.newmaker.com/nmsc/u/art_img/200411/200411815221294282.jpg 冷作模具钢的分类 冷作模具钢分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。 . p( t6 l- T4 x) ^2 z ◆ W组即水淬工具钢，有11个钢种，7个碳素工具钢，含碳量从0.7%-1.3%。 ◆ O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%-1.55%， ; s# I( _. V. F& L  r3 p◆ A组即空淬中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%。 ◆ D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%-2.5%。 ◆ S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%-0.6%。   E7 N5 k: }6 k用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组），粉末钢和工程陶瓷（PIM组），碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）。 % V( C# d3 H+ P 4 Q! C+ \3 i* {/ D$ m. \冷作模具钢的选用 5 E/ y/ Q+ q4 Z9 j$ ]1 \8 e 冷作模具钢的主系列是高硬冷作类，主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具，硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S类和部份A类和最普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模，如汽车外型冲压件，主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。 . o1 F+ _9 I. c# H6 O1 O* O : z4 U( [% P$ T) G4 m- S高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。 1 x& B* \  k# S. {! R8 [ 4 g) U3 k& O/ X2 l( L+ N4 }粉末模具钢有优良的耐磨寿命，硬度不大高HRC60-62，应用相当多。 碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。 % s' w$ ]+ ^1 p+ d  r 热作模具钢的分类 ) W" \) A# b% T 美国热作模具钢分二大类：热作模具钢，和超级热强合金。 * W4 K& A% q+ u& N 热作模具钢的选用 热作模具由于在有温度的条件下工作，要求材料具有热强性和热耐磨性，为了保证模具的使用寿命模具要冷却，热冷交替模具会出现龟裂，即热疲劳裂纹，所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。 按热强性排列的主系列进行选材: 低合金调质模具钢（6G，6F2，6F3）→中铬热作模具钢（H11、H12、H13）→钨热作模具钢（H21，H22）。 $ S1 e, i0 a, M1 f  U  J7 |非标准的热作模具钢：例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时，可以选择6H1，6H2。 7 ?3 c: o1 |1 z$ C' [8 C4 ~) \$ p : ~4 ~* P! ]$ a. {当要求模具以热作耐磨性为主时，可以选择D2，D4→M2，M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的，但其热疲劳性（即冷热抗疲劳裂纹）很差，不能在急冷急热状态下使用。 塑料模具钢的分类 - N+ n" l5 R; O6 Z3 t) N; H. S ; ~1 o9 n2 b, L7 X+ f0 W美国是最早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家，以P来表示为主，共分为五类。 ! S0 a( {2 ~7 Z* Z' U ◆ 渗碳型塑料模具钢：P1，P2，P3，P4，P5，P6。这类钢含碳量很低，主要是美国早期及用挤压成型制模法，要求冷塑性好，有高的挤压性能，成型后表面渗碳淬火提高表面硬度，使用寿命长。芯部超低碳可使淬火时变形量最小。 ◆ 调质型塑料模具：P20，P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成为主体，大多数在预硬状态时使用。 ( g% X( L: H- }) s' _! a◆ 中碳合金工具钢用于热固性塑料模。钢号有H13，而L2和S7，O1和A2也有应用。这一类的特点是： 0 k: V/ j! v. }7 N2 X% C1. 基本属二次硬化金钢，500-600oC时的热强性好。 ( g; s. f% n+ B( s# q$ S# s2. 含铬较高，大气腐蚀性好。 3 w/ ]7 s0 T0 o, w) ^* |' y3. 淬透性极好，适用于大模块。 ◆ 不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模，主要钢号有420，414L，440，416。 " `5 `7 k! W& ^* [4 k# |% Z & s- I4 v; }% V0 Q◆ 时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。 ' j. k6 q) }/ r1 z6 C ; e+ h( H3 E& p6 z+ L9 k塑料模具钢的选用 2 A& V5 C  L0 d0 @! @! S 4 ?* w; B- `6 R. O薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时，用P20，P21预硬态（HB250～300），腐蚀性较强时用414L。 : w, y$ H4 X: [+ N, X 高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。 非高温的热固性模用P6，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。 高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。 ( l% w# z: L) X广东省模具用材的特点及发展趋势 6 H' a; O8 O9 H: d# J # Y) F# l% l2 R9 n+ r5 i广东省模具工业产值约100亿人民币左右，占全国模具工业产值20%以上。全省模具厂约6000多家。广东家用电器、电子、陶瓷、铝型材等产业在全国占有举足轻重的地位。家用电器的注塑件占很大比例。所以广东的塑料模具在全国占有很大的比重。 8 W9 U: C' e/ B" J0 b- Z5 A2 ^9 k2 T% ] 4 l( J& r8 h9 X" M1 {广东墙地砖，仅佛山的产量就占全国的六成。世界50%的手表和全国80%的照相机均产自广东，加上家用电器的冲压件、不锈钢焊接管等的产量在全国均占较大比例。所以广东省的冷作模具也占很大比重。 3 l7 }% m. z* ^! o 3 ~' E3 `/ X  y# M全国铝型材70%产量也来自广东，而南海市又占广东省70%，铝型材的模具都是用热作模具钢H13来制造。全国钢铁行业生产的H13大部分销往广东。 " i. E4 E* u3 X, e/ P6 F 1 z7 d% y5 Z& ~$ j! w% I广东的压铸业也十分发达，各种各样压铸机一千多台以上，此外，汽车、摩托车、家电和电子产品中的压铸件也进一步发展，所以压铸模有更大需求。 9 ^# P; z- R, Q 1 b1 q% N3 U' A$ @8 U: ?, ^广东省模具的几大类是塑料模具、冷作模具（主要是冷冲模和陶瓷模）、热作模具（铝型材压模、压铸模）。其中铝型材挤压模、陶瓷模、不锈钢焊接管辊模占的比例与国外的国内各地区所占比例不一样。 & a( x: I) N7 W( k) l+ T' \广东省模具用材相对落后于国内外先进地区。 ( i- g& x6 f) |3 b; E . I2 I8 r  a$ v3 n' M2 E  a广东省要有自己的用材特点和用材系列：开发和推广东高质量、高寿命的"铝型材热作模具钢"和"压铸模用热作模具钢"，高耐磨、高韧性的冷作模具钢和高质量、高寿命的塑料模具钢。 7 p) i1 x5 f) | 4 M& R* [# S0 J大力推广真空热处理和表面工程新技术，才能满足和适应广东省模具工业的发展，才能促进广东模具质量水平的提高。 " d1 A' b+ J+ x  x 3 V+ Q/ ^& e. c* o; c# u; B只有建立了适合广东省模具工业用材系列和供应渠道，以及保障模具质量和水平的热处理和表面工程技术，广东省模具工业才能够满足广东省现代化建设的需要。