模具材料讲义ppt课件

1、1，2012。05.16.CHD，模具材料，2，模具材料，模具分类()模具材料的选取()模具材料的热处理，模具失败，3，1。金属材料的性能，金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。1.使用性能是为了确保零件正常运行，材料必须具备的特性，包括物理、化学和机械特性。1.1机械特性：强度、塑料、硬度、冲击韧性、疲劳强度1.2物理特性：密度、熔点、导电、导热、热膨胀、磁1.3化学特性：耐蚀性、高烧内氧化工艺性能是指金属材料处理的特性，适用于各种加工工艺方法，如铸件性能、焊接性能、热处理性能和切削性能。2.1铸造性能2.2锻造性能2.3焊接性能2.4热处理性能2.5切削性能2.6冲压特性，4，1.1金属材

2、料的机械性能，1。机械零件或其他结构在使用过程中受各种外力的影响。由外力表示的金属材料性能称为机械性质，是确保零件和零部件正常工作所必须具备的主要特性。测量金属材料机械特性的指标主要包括强度、塑料、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。机械性质不仅是机械零件设计、材料选择、验收、识别的主要基础，也是进行产品加工工程质量控制的重要参数。2.金属材料在加工和使用过程中受到的外力将成为载荷。1)静态负载，是指在短时间内以高速度作用于零件上的负载。2)短时间内以高速度作用于零件的负载。3)交变载荷是指大小、方向随时间定期变化的载荷。3.金属材料在载荷下发生的大小和形状变化称为变形。变形可以分为弹性变形和塑性变形

3、，这取决于卸载后变形能否完全恢复。去除载荷后，零件的变形可以立即恢复原状。也就是说，载荷作用下发生的变形，卸载后消失的变形称为弹性变形。如果移除负载后零件的变形没有完全消失，并且保留了某些剩馀变形，则此无法还原的剩馀变形称为塑胶变形，也称为永久变形。根据负载作用，变形可以分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等5种变形。4.金属材料受外力作用时，为了防止其变形，材料内部相对于外力作用的日历称为内力。单位面积的内力称为应力。概述了承受拉伸或压缩载荷的材料的横截面积的应力计算公式。5，1.1.1强度，定义：金属材料在静态负载下抵抗塑胶变形和断裂的能力为强度。金属材料的强度越高，对塑料变形和断裂的抵抗力越

4、强，工作中承受的载荷也越大。金属材料的强度分为五种类型，具体取决于拉伸强度、压缩强度、剪切强度、弯曲强度和扭转强度。通常，将拉伸强度用作测量金属材料强度的基准。金属材料的拉伸强度是通过拉伸试验测量的。(1)拉伸试验2)拉伸曲线拉伸试验期间，试验机自动绘制拉伸力f为努振，拉伸量l为横坐标，拉伸力f与拉伸量l的关系曲线，称为力-拉伸曲线或拉伸曲线。6，3)软钢样品的拉伸过程是拉伸测试中Fp以下的载荷应用于样品时，在此阶段发生的变形是弹性变形。也就是说，在卸载载荷后，可以恢复样本的形状和大小。Fp是样例可以恢复为原始形状和大小的最大载荷。-屈服阶段(PE):负载超过Fp时，如果范例开始发生细微的塑胶

5、变形，则在移除负载后，范例的变形不会完全消失。也就是说，样品的形状和大小不能恢复到原来的样子。负载达到Fe时，范例开始明显的塑胶变形。-强化阶段(em):要求负载持续增加，以便在负载超过Fe的情况下，材料开始明确的塑胶变形，同时范例继续增加。也就是说，随着塑性变形杨怡的增加，样品变形阻力也逐渐增加的现象称为变形强化。Fm是样品被拉出前可承受的最大载荷。-当颈部收缩阶段(mz):载荷增加到最大Fm时，采样开始缩小部分修剪的区域，因为主要集中在颈部收缩部分的颈部收缩现象。7，1.1.2塑料，定义：塑料是金属材料在不被外力破坏的情况下生成塑料变形的能力。塑胶表示在金属材料破碎之前产生塑胶变形的能力大

6、小。金属材料的塑性还通过拉伸试验确定，测量指标有断裂伸长率和剖面收缩率两种。材料具有一定的塑性，适用于冷冲压、锻造、轧制等各种成型。钢的塑性优秀，能通过锻造成形。铸铁的断裂伸长率几乎为零，塑性很差，不能进行塑性变形加工。此外，具有特定塑胶的零件有时会在超载时发生一定量的塑胶变形，而不会立即破碎，从而在一定程度上确保零件的工作安全，因此对重要的结构零件需要一些塑胶。塑料越大越不好，各种零件通常对塑料的要求有限制。钢的塑性太大，一般强度降低，这不仅缩短了钢铁零件的寿命，还会增加零件的自身重量，浪费材料。定义：硬度是衡量金属材料的硬件和软件程度的指标，它表示抵抗其他金属材料的更坚硬的物体被压入表面的

7、能力。(1)布克硬度(BH) (2)洛克威尔硬度(HR) (3)维克斯硬度(HV)，1.1.3硬度，8，1.1.4冲击韧性，定义：金属材料抵抗冲击载荷作用且不受损的能力具有冲击韧性。测量指标是冲击吸收力Ak、9，1.1.5疲劳强度、1)疲劳现象：在实际生产中，许多机械零件(例如齿轮、弹簧、衢州等)在交变载荷下工作。在负载交变的零件中，工作应力低于降伏强度时，长时间工作的突然中断现象称为疲劳。疲劳断裂是突然发生的，没有明显的塑性变形，因此存在很大的危险。2)疲劳强度金属材料在无数交变载荷下工作的最大应力，称为疲劳强度，表示为-1。疲劳强度的数值越大，材料对疲劳破坏的抵抗力越强。3)提高疲劳强度的

8、措施疲劳破坏发生在疲劳裂纹的策源地和具有裂纹扩展区域的零件应力集中的部分区域。因此，疲劳强度不仅与材料的特性有关，零件表面状态和内部缺陷对疲劳强度的影响也很大，如表面擦伤(刀痕、标记、磨损等)、表面粗糙度、加工花纹、腐蚀、内部裂纹和夹杂物等，表面小的伤口会形成尖锐的缝隙，引起利益集中，从而大大降低-1。零件的疲劳强度不仅与材料特性有关，还可以改善零件的结构，防止尖角、槽口、剖面转移等，与应力集中有关，采取措施防止疲劳裂纹。使用表面强化处理(例如化学热处理、表面淬火、喷丸和轧制)提高表面强度。可以通过一系列措施提高零件的疲劳强度，例如降低零件表面粗糙度、提高表面加工质量、尽量减少可能成为疲劳来源

9、的表面损伤和缺陷、10，1.2金属材料的工艺性能、金属材料的工艺性能表示在制造机械零件和工具的过程中，根据不同的加工方法调整金属材料的性能。工艺性能表明金属材料制造成品的简便性，直接影响工件加工的质量、生产率和加工成本。工艺性能主要包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削性能等。1.2.1铸造性能铸造是将熔化的金属液体倒入模具中，成型凝固、冷却后可获得所需形状和性能的零件的方法。铸造是获得零件毛坯的主要方法之一。铸造特性是在金属的铸造成型过程中获得优秀铸件的能力。铸造性能一般用金属液的流动性、收缩性等表示。金属的流动性越好，收缩越小，表明铸造性能越好。1.2.2锻造性能锻造是使用冲击

10、或压力使金属变形的加工方法。锻造性能是指金属材料在锻造状态下不发生裂纹而改变形状的性能。良好的锻造性能，表面金属容易锻造成型。锻造性能与金属的塑性和改性阻力有关，金属的塑性好，改性阻力小，锻造性能好。黄铜和铝合金在室温下具有良好的锻造性能。钢在加热状态下的锻造性能优越，低碳钢的锻造性能优于中碳钢、高碳钢、郑智薰合金钢等碳含量合金钢。铸铜、铸铝和铸铁不能锻造。1.2.3焊接性能焊接性能是通过加热或加压在两个分离金属之间牢固地结合在一起的加工方法。焊接性能是指在材料有限的加工条件下通过焊接方法获得复合设计要求的焊接接头的性能。熔接性通常根据熔接中产生的裂纹敏感度和熔接区域机械性质的变化来判断。低碳

11、钢和低碳合金钢的焊接性能好，焊接质量容易保证，焊接工艺简单。高碳钢和高合金钢焊接性能差，焊接时要使用预热或气体保护焊等，焊接工艺复杂。1.2.4热处理性能热处理是通过加热、隔热、冷却固体材料来获得所需组织和特性的过程。钢的热处理特性包括淬透性、颗粒生长倾向、回火稳定性、变形和裂纹倾向等。1.2.5切削性能切削性能是金属材料切削的难度。切削性能的好坏直接影响零件的表面质量、刀具的寿命、切削成本等。切削，11，2。模具材料选择、模具应用：随着现代工业技术的快速发展，许多产品部件广泛使用各种高级金属非切削、少切削新技术生产，如精密锻造、精密铸造、精密冲压、恒温超塑性成型等新加工技术。这种先进的加工技

12、术与符合产品的模具密不可分。模具加工具有材料利用率高、生产效率高、产品质量好、能源解决、生产成本低等优点，模具在现代机械制造业中的应用越来越广泛。模具的质量和性能好坏，寿命的长度直接关系到产品的质量、寿命和经济效益。模具材料和热处理以及表面强化工艺是影响模具质量、性能和使用寿命的几个主要因素。为了提高模具的质量、使用寿命、降低成本、提高效率，必须积极促进模具材料的合理选择、热处理和表面强化工艺的正确选择，新材料、新技术和新技术的应用。12，2。选择模具材料，2 . 1 . 1 . 1模具分类：1)按模具结构分类：冲模的单过程模式、复合模、级进模等；塑料模具中的压缩模具、注射模具(PLATE等)

13、、拉伸模具(HOSE FEED)。2)按模具使用对象(如电气模具、汽车模具、电视模具等)分类。3)按模具材料分类：钢模具、铸铁模具、硬质合金模具等。4)冲孔模、冲裁模、拉深模、折弯模、塑料模具、塑料模具、吹塑模具5)按模具服务条件分类：冷模具、热模具、塑料模具、玻璃模具、陶瓷模具。6)模具成型工艺特性和使用对象的综合分类：钣金成型模具、郑智薰-金属材料产品成型模具、金属体积成型模具、简单模具(一般模具和经济模具)、2.1模具和模具材料分类：13，2。选择模具材料，2.1.2模具材料分类：制造模具的材料一般可分为三类：钢铁材料、郑智薰-铁金属和相应的合金材料和成本金属材料。最常用的是钢铁材料，其

14、中主要是模具钢。根据模具服务条件，模具钢通常分为四种类型：1)冷加工模具钢：目前在我国开发和应用的冷加工模具钢达40多种。钢的化学成分，根据工艺性能，极有承载能力，冷加工模具钢可分为10类。2)热加工模具钢：低耐热韧性热加工模具钢、耐热韧性热加工模具钢高热工作模具钢、特殊用途热加工模具钢。(3)塑料模具钢：碳塑料模具钢、渗碳塑料模具钢、预硬化塑料模具钢、老化硬化塑料模具钢、防腐塑料模具钢。4)其他模具材料：玻璃模具和陶瓷模具中使用的材料。2.1模具和模具材料分类：14，Text，2.1.2.1。冷成型模具，15，2。选择模具材料，2.1.2性能要求：冷模具使用更多的机械力，例如压缩、拉伸、弯曲

15、、冲击、摩擦。因此，冷加工模具钢的性能要求如下。1)耐磨性高。经度5262HRC；热处理过的模具由小床回火马氏体(或贝氏体)和分布良好的小粒状碳化物组成。(2)强度高。也就是说，加工材料的变形阻力很大，模具可以合成很强的挤压、弯曲、剪切和摩擦力，因此必须具有很高的强度。人性充分。模具材料的韧性取决于板材、冷模等模具操作条件，工作时冲击载荷更大，因此必须选择韧性更高的冷加工模具钢。薄板的冷模通常受小能量多冲击载荷的影响，模具的典型失效形式是疲劳破坏，因此韧性不高于要求，可以选择强度和韧性完美结合的冷加工模具钢。4)有很强的合成。咬是指在拉伸力形成流动的过程中，润滑剂膜因高压摩擦而破损，此时，申延

16、零件金属冷焊在模具母模仁表面出现金属纸的现象，继续拉伸会增加成型工件的表面粗糙度值或产生划痕，无法继续工作。影响合成的主要因素是成型材料的特性，镍基合金、奥氏体不锈钢等具有较强的咬合倾向。对模具工作表面进行氮化或镀硬铬抛光，可以有效提高拉伸模具的交合性。16，2。模具材料选择，5)疲劳阻力高。冷模具通常在交变载荷下发生疲劳破坏，因此冷模具必须具有更高的疲劳阻力。模具疲劳破坏的原因包括模具表面粗糙、微刀痕、模具表面脱碳、钢的带状和网状碳化物、粗晶等。工艺性能要求1)良好的可锻性。锻造不仅可以减少模具材料的切削余量，节省钢铁，还可以改善钢的组织状态系统，减少钢的内部缺陷。要获得良好的锻造质量，模具

17、材料必须具有热锻变形阻力小、锻造温度范围大、塑性好、锻造裂纹、冷裂纹和网状碳化物析出少的倾向。2)优秀的可加工性。3)良好的可磨削加工。通常，模具必须磨削，以使表面粗糙度值小，尺寸精度高。4)优良的热处理工艺。冷模具一般要经历调质过程，因此模具材料要具有良好的热处理公平性，如淬透性、硬化、回火稳定性、过热灵敏度、氧化脱碳敏感度、淬火变形和裂纹倾向。，17，冷作模具钢及其热处理，冷作模具钢的主要性能要求：高应变电阻、断裂电阻、耐磨性、抗疲劳、抗疲劳、粘合特性常用材料包括碳工具钢、T10A、T12A低合金钢、9Mn2V、CrWMn、9SiCr、工作零件可以承受拉伸压力、弯曲、冲击、疲劳、摩擦等多种机械作用