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國內模具鋼近期發(fā)展重點(diǎn)

作者:admin 來(lái)源: 日期:2018-2-7 16:56:29 人氣: 標簽:國內模具 鋼近期發(fā)展重點(diǎn)
 

  國內模具鋼近期發(fā)展重點(diǎn)
  目前我國模具選材用鋼較為廣泛,除了工具鋼(碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼)外,還有軸承鋼、彈簧鋼、調質(zhì)鋼、滲碳鋼、不銹鋼等,鋼種達數十種之多,但常用的只有二十余種,而用量最多的只有八種: Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNIMo、45、40Cr。據估計,這八個(gè)鋼號年用量占我國模具鋼年總用量的80%。
  隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和少、無(wú)切削工藝廣泛應用,對模具鋼性能提出了更多、更高的要求,常用鋼種已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足需要,迫切需要研制和應用新型模具鋼。
  近年,國內研制了近二百種新型模具鋼種,如超硬高速鋼W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等;強韌耐磨鋼7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等;高速鋼基體鋼 65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等;中碳超高強度鋼 4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等;時(shí)效鋼25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等;火焰淬火鋼7CrSiMnMoV、7Cr2 SiMnMoV TiRe等;易切削模具鋼8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等。也引進(jìn)了國際通用的幾種美國鋼號,如 D2(Cr12MolV1)、H13(4Cr5MoV1Si)、P20(3Cr2Mo)等。新鋼種滿(mǎn)足了模具較高力學(xué)性能、特殊工藝性能和特殊使用性能的需求,解決了模具設計、加工、使用中的一些難題,大幅度提高了模具使用壽命,帶來(lái)十分顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益,對工業(yè)發(fā)展和少、無(wú)切削工藝廣泛應用起了極大促進(jìn)作用。但因多種不利因素的影響,新型 模具鋼的應用量仍然較少,年用量?jì)H相當于模具鋼年總用量的1/40~ l/ 50。當然其用量仍呈逐年上升態(tài)勢。
  90年代,我國模具工業(yè)進(jìn)人了快速發(fā)展時(shí)期,這極大地促進(jìn)了模具鋼生產(chǎn)、應用技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的設備和技術(shù),已能生產(chǎn)高質(zhì)量的模具鋼,有些鋼種的冶金質(zhì)量已達到國際先進(jìn)水平,并有少量出口,在國際上享有一定的聲譽(yù)。但應看到,我國模具鋼生產(chǎn)、應用的總體水平仍然較低,存在許多長(cháng)期沒(méi)有解決的問(wèn)題。國產(chǎn)模具鋼絕大多數是電爐鋼,鋼的成分偏析大,純凈度低,碳化物級別偏高,疏松級別超標,模塊的縱橫向性能相差懸殊。
  模具鋼材料利用率低,原因是鋼材中圓棒料占85%以上,鋸料、改鍛中消耗量大;模塊、扁鋼、板材等品種很少,精品、制品更少。模具鋼改鍛效果差,絕大多數改鍛僅以模坯達到形狀、尺寸為目的,忽視組織改善,以致模坯中仍保留超級別的碳化物和不利的流線(xiàn)分布。模具選材和熱處理不當也是模具鋼應用中一個(gè)突出問(wèn)題。模具設計、制造者不熟悉材料和熱處理,熱處理技術(shù)人員不熟悉模具工況條件,常常造成選材或熱處理工藝不與模具相匹配。此外,熱處理工藝執行不嚴,熱處理設備和工藝落后,操作不當造成模具變形、開(kāi)裂,是普遍存在的。調查表明,模具因選材和熱處理不當造成早期失效者占70%左右。表面處理在 模具上的應用,除滲碳、滲氮外,其它擴滲處理(滲非金屬,滲金屬)應用很少,鍍膜和噴涂處理應用更少。一些應用又常因種類(lèi)和工藝選擇不當,達不到預期效果,甚至不但無(wú)益,反而有害,成為模具鋼應用技術(shù)中一個(gè)薄弱環(huán)節。
  國內模具鋼近期發(fā)展重點(diǎn)應在下列幾個(gè)方面:
 。1) 提高冶金質(zhì)量,增加品種規格,壞料制品化、精品化采用先進(jìn)的設備和技術(shù),采用先進(jìn)的冶金方法和工藝,如爐外精煉,電渣重熔,真空處理,多向鍛軋,精鍛、精軋,生產(chǎn)純凈度的優(yōu)質(zhì)鋼材;增加生產(chǎn)高均勻性、高等向性的模塊、扁鋼、方鋼、板材等。通過(guò)機加工、調質(zhì)處理等方法提供制品化、精品化的模具鋼產(chǎn)品。把我國豐富的合金資源及勞動(dòng)力資源轉化為模具鋼產(chǎn)品優(yōu)勢,提高國際市場(chǎng)競爭力,擴大出口,這是我國模具鋼發(fā)展的戰略目標。
 。2) 研制、推廣應用新型模具鋼
  國內新型模具鋼種類(lèi)繁多,但研制新型模具鋼的空間仍然很大、況且有些新鋼種性能有待改進(jìn)。如鋁合金大型鑄件日漸增多,研制大型鋁合金壓鑄模具鋼仍是當務(wù)之急。又如建筑業(yè)近年發(fā)展很快,研制價(jià)格低、耐磨性高、有足夠強韌性的陶瓷、耐火磚模具鋼也是一個(gè)急需解決的課題。
  鑒于新型模具鋼能大幅度提高模具使用壽命,能解決模具設計、制造、使用、修復中的生產(chǎn)和技術(shù)難題,能獲得巨大綜合效益,應大力推廣應用新型模具鋼,可望新型模具鋼應用量逐年增加。同時(shí)也要重視老鋼種的使用,通過(guò)合理選材,采用新工藝,揚長(cháng)避短,發(fā)揮其更大效用。
 。3) 建立模具選材用材專(zhuān)家系統
  隨著(zhù)產(chǎn)品品種多樣化,模具工況條件復雜化,合理選材用材更顯重要和迫切。已有的研究工作積累了大量數據資料,在此基礎上補充完善鋼種性能數據,總結國內外在模具材料技術(shù)領(lǐng)域的最新成果和經(jīng)驗,借助日益廣泛普及應用的現代計算機技術(shù),建立具有指導性強、先進(jìn)、可靠、實(shí)用的模具鋼選材用材專(zhuān)家系統勢在必行。

  塑料模具零件的熱處理工藝
  選用不同品種鋼材作塑料模具,其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同,因此制造工藝路線(xiàn)不同;同樣,不同類(lèi)型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。本節主要介紹塑料模具的制造工藝路線(xiàn)和熱處理工藝的特點(diǎn)。
  塑料模具的制造工藝路線(xiàn)
  1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具
  例如,20,20Cr,20CrMnTi等鋼的工藝路線(xiàn)為:下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→冷擠壓成形→再結晶退火→機械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
  2.高合金滲碳鋼制模具
  例如12CrNi3A,12CrNi4A鋼的工藝路線(xiàn)為:下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
  3.調質(zhì)鋼制模具
  例如,45,40Cr等鋼的工藝路線(xiàn)為:下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→調質(zhì)→機械精加工→修整、拋光→裝配。
  4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具
  例如T7A~T10A,CrWMn,9SiCr等鋼的工藝路線(xiàn)為:下料→鍛成模坯→球化退火→機械粗加工→去應力退火→機械半精加工→機械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
  5.預硬鋼制模具
  例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等鋼。對于直接使用棒料加工的,因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預硬化處理,可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的,其工藝路線(xiàn)為:下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理(34~42HRC)→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。

  塑料模具的熱處理特點(diǎn)
 。ㄒ唬B碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn)
  1.對于有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具,要選用滲碳鋼來(lái)制造,并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。
  2.對滲碳層的要求,一般滲碳層的厚度為0.8~1.5mm,當壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)模具滲碳層厚度要求為1.3~1.5mm,壓制軟性塑料時(shí)滲碳層厚度為0.8~1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%~1.0%為佳。若采用碳、氮共滲,則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。
  3.滲碳溫度一般在900~920℃,復雜型腔的小型模具可取840~860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時(shí)間為5~10h,具體應根據對滲層厚度的要求來(lái)選擇。滲碳工藝以采用分級滲碳工藝為宜,即高溫階段(900~920℃)以快速將碳滲入零件表層為主;中溫階段(820~840℃)以增加滲碳層厚度為主,這樣在滲碳層內建立均勻合理的碳濃度梯度分布,便于直接淬火。
  4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同,滲碳后可分別采用:重新加熱淬火;分級滲碳后直接淬火(如合金滲碳鋼);中溫碳氮共滲后直接淬火(如用工業(yè)純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具);滲碳后空冷淬火(如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具)。
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  1.形狀比較復雜的模具,在粗加工以后即進(jìn)行熱處理,然后進(jìn)行精加工,才能保證熱處理時(shí)變形最小,對于精密模具,變形應小于0.05%。
  2.塑料模型腔表面要求十分嚴格,因此在淬火加熱過(guò)程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過(guò)熱等。應在保護氣氛爐中或在嚴格脫氧后的鹽浴爐中加熱,若采用普通箱式電阻爐加熱,應在模腔面上涂保護劑,同時(shí)要控制加熱速度,冷卻時(shí)應選擇比較緩和的冷卻介質(zhì),控制冷卻速度,以避免在淬火過(guò)程中產(chǎn)生變形、開(kāi)裂而報廢。一般以熱浴淬火為佳,也可采用預冷淬火的方式。
  3.淬火后應及時(shí)回火,回火溫度要高于模具的工作溫度,回火時(shí)間應充分,長(cháng)短視模具材料和斷面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。

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