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模具选材原则
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: M/ S2 u7 x: u- Y: F9 G+ ] I9 c(一)满足工作条件要求
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1.耐磨性 / t9 i% o7 p' o- R3 W$ ~3 f9 p
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- `. h( d m& f( N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。 1 N% s3 L {! ?2 b: i4 q' F n
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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。
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4 z9 u6 ]6 F) X G# N1.强韧性
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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。 " S- B& f/ B* @* T5 L- P, ]
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" l8 R/ y- u# B- z% O; m# S模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。 ) B3 Z3 Z# S# v" b; L* j X* T
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5 y& R2 K- V9 C) C) Y4 \% |# S2.疲劳断裂性能 5 K Q i$ ~( ]2 o/ t# j) |+ C! F& [
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* o( J5 {8 O1 f' e( K4 k$ ^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。
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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。
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3.高温性能 4 ~4 D. E4 S6 N3 R( I' R
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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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5 c" j8 s A. M6 }' F J' K; ^ 4.耐冷热疲劳性能
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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。 $ l. Z+ v# L# D
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6.耐蚀性
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" I, ?2 x; h! r! j% x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。 0 S2 O% [3 u- o8 x% Z& Z
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(二)满足工艺性能要求
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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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1 H; n9 M2 Q5 [; m$ U1.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。 6 y6 `; e' L6 h# T! C2 H
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+ p5 h3 X" T2 n( |* |( I1 W$ x2.退火工艺性 5 i* M9 e* x; A0 \% R. i, }1 B1 x( [
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: I, z \& B0 D8 G- V- l; U球化退火温度范围宽,退火硬度低且波动范围小,球化率高。 + ^0 w8 y9 |# t$ E2 m
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3.切削加工性
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9 Z D! l5 d. x" @0 ^切削用量大,刀具损耗低,加工表面粗糙度低。 ; b9 Y! G/ {5 T9 a; I
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# \$ i) J6 E3 ^# Z1 x4.氧化、脱碳敏感性
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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。
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5.淬硬性 8 a5 l6 M6 n& Q/ n& W$ h( e% e. ~9 @
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淬火后具有均匀而高的表面硬度。 2 p, i6 B$ O9 K7 D3 i
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+ Z/ p! a9 l% v* }* B }& T8 Z6.淬透性
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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。 1 f3 V4 d" S6 n+ V2 s( d
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7.淬火变形开裂倾向
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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。
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8.可磨削性
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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。 7 V1 M: Q& o! p' a5 ~) [" x
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(三)满足经济性要求 7 \) S* p0 w2 r: J2 s
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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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