模具材料的选用.ppt

模具材料的选用 一 模具的失效分析二 模具材料的性能要求三 模具材料选择 一 模具的失效分析 1 模具失效的概念 模具失效是指模具丧失正常的使用功能 不能通过一般的修复方法 如刃磨 抛磨等 使其重新服役的现象 2 失效的形式 1 正常失效 达到预定寿命的失效 正常失效比较安全 按失效时间分 2 非正常失效 远低于预定寿命的非早期失效 常造成人身或设备的恶性事故 并造成经济上的损失 因此应尽量加以避免 按破坏形式分 1 过量变形失效主要包括过量弹性变形失效 过量塑性变形 如局部塌陷 局部镦粗 型腔涨大等 失效 蠕变超限等 2 表面损伤失效主要包括表面磨损 如粘着磨损 磨料磨损 氧化磨损 疲劳磨损等 失效 表面腐蚀 如点腐蚀 晶间腐蚀 冲刷腐蚀 应力腐蚀等 失效 接触疲劳失效等 3 断裂失效主要有塑性断裂失效 脆性断裂失效 疲劳断裂失效 蠕变断裂失效 应力腐蚀断裂失效等 3 失效机理 1 磨损失效 2 断裂失效 3 塑性变形失效 塌陷 镦粗 弯曲 二 模具材料的性能要求 1 力学性能要求 1 耐磨性 2 韧性 3 硬度和热硬性 4 抗疲劳性能 2 工艺性能要求 1 加工性能 2 淬透性和淬硬性 3 氧化 脱碳敏感性 三 模具材料选择 模具材料的选择原则 根据模具生产条件和工作条件的需要 结合模具材料的基本性能和相关因素 应选择适合模具需要 经济合理 技术先进的模具材料 根据工作条件将模具分为 冷作模具 热作模具 塑料模具 一 冷作模具材料 1 服役条件 冷作模具在服役过程中承受拉伸 弯曲 压缩 冲击 疲劳等不同应力的作用 而用于金属冷挤 冷镦 冷拉伸的模具 还要承受300摄氏度左右的交变温度作用 2 性能要求 冷作模具材料应具备一定的断裂抗力 变形抗力 磨损抗力 疲劳抗力以及抗咬合的能力 3 冷作模具材料 1 碳素工具钢T8A T10A 适宜形状简单的冲模 其优点是加工性能好 有一定的硬度 缺点是淬火变形大 耐磨性能较差 热处理后的硬度为58 62HRC 2 低合金钢CrWMn 9SiCr 常用来制造形状复杂 要求变形较小的中小型冷作模具 淬透性好 淬火变形小 耐磨性较好 机械加工容易 热处理后的硬度为58 68HRC 3 高碳高铬模具钢Crl2 Crl2MoV 常用于冲击力大 寿命高 形状复杂的冷作模具 这类模具钢有高强度 耐磨 易淬透 稳定性高 抗压强度高及微变形等优点 热处理后的硬度为60 64HRC 4 高碳中铬模具钢Cr6WV Cr4W2MoV 这类钢由于铬含量较小 耐磨性 淬透性能稍差 但由于加入了W Mo v等元素 提高了钢的稳定性 力学性能和耐磨性 热处理后的硬度为50 60HRC 适用于弯曲模 5 基体钢 基体钢是指在高速钢淬火组织基体的化学成分基础上 添加少量的其他元素 适当增减碳含量 使钢的成分与高速钢基体成分相同或相近的一类模具钢 6 YG硬质合金 是一种多相结合材料 其耐磨性 硬度 机械强度都较高 可用于大批量寿命高的小型冷作模具 7 YE钢结硬质合金 既具有合金钢的可锻造 切削加工 焊接及热处理性能 又具有硬质合金的高硬度 高耐磨性的特点 是一种很好的模具材料 但价格很贵 二 塑料模具材料 1 服役条件 模具直接与成形材料相接触 经受压力 温度 摩擦和腐蚀等作用 机械载荷和热载荷的交替循环作用 会产生疲劳裂纹 而出现疲劳断裂失效 2 性能要求 要求具有高的韧性 优良的热处理性 热加工性 好的切削性 磨削性等 3 常用塑料模具材料 1 基本型塑料模具钢 65钢 切削加工性能好 但模具表面粗糙度值大 使用寿命短 现仅在少量的聚丙烯和ABS等一般热塑性树脂的注射成型模具上使用 2 预硬化型塑料模具钢 典型的代表钢种是美国的P20钢 用于一般热塑性树脂的注射成型 如聚乙烯 聚酰胺 丙烯酸类树脂和ABS塑料 3 时效硬化型塑料模具钢 如美国的P2l 日本的NAK55 这类钢的耐蚀性和耐磨性优于预硬钢 用于复杂精密模具或大批量生产用的长寿命模具 4 热处理硬化型塑料模具钢 如美国的D2 日本的PD613 PD555 模具表面能达到很高的镜面度 并可进行表面强化处理 5 粉末模具钢 对于要求高耐磨性 高耐蚀性 高韧性和超高镜面度的高级塑料模具 可采用粉末模具钢 用于一些产品批量很大的高级塑料模具 寿命可达到普通热处理硬化型钢模具寿命的2 3倍 学习要求