模具材料及热处理技术对模具寿命影响的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 模具材料及热处理技术对模具寿命 影响的研究 摘 要：在国民经济中，模具是 发展制造业的基础和重要保障。如果模 具热处理不当，或者选择制造模具的材 料不合理，都会影响模具的质量，影响 模具的使用寿命。对此，文章从模具材 料、热处理技术的角度分析其对模具寿 命的影响，同时提出相应的建议，为制 作模具提供参考。 中国论文网 /8/view-12909326.htm 关键词：热处理技术 模具 模具 处理 中图分类号：TG162.4 文献标识 码：A 文章编号：1672-3791（2017） 02（c）-0107-02 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 近年来，随着金融行业的发展， 制造业的发展受到不同程度的制约。然 而在工业化进程中，模具制造业作为国 民经济发展的基础，受到政府、企业的 高度关注。在工业生产中，如何提高模 具的精度，缩短模具设计周期，延长模 具使用寿命，这是一个急需解决的问题。 从实际情况来看，模具使用寿命的长短 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。 1 模具材料对模具寿命的影响 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。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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 2 5003 000 次，如果采用 5NiSCa 钢制作，其寿命高达 9 00010 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 36 mm）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 2 0003 000 次，而利用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 GD 钢制作模具，模具使用寿命长达 10 000 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。 （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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 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 45 倍，使得 HMI 钢的潜力 被充分挖掘。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 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 34 倍， 并且大大提高了模具的表面质量，使得 模具更加美观。 3 结论 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。随着经 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 济的发展，科学技术的进步，可以从以 下方面着手，采取措施延长模具使用寿 命。