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模具用钢材的基本原理

时间:2020-09-28 10:32:00 作者:锌达铖机械 点击:

模具用钢材的基本原理

钢材的性能(耐磨性)

要求用于模具冲头的钢材具有各种性能。首先,让我们了解它们。

(1)耐磨性

磨损被描述为“由于彼此刮擦或由于金属粘附而使彼此相对运动的金属表面磨损的现象”。耐磨性可以说是难以发生这种现象的性质。

(2)影响耐磨性的因素

1)硬度的影响

影响耐磨性的主要因素是“硬度”。通常,随着材料变硬,耐磨性增加。耐磨性显示出很大的变化,其洛氏硬度值接近40HRC。在40HRC以下,磨损量较大,而在该硬度值以上,磨损较小。但是,认为通过回火使材料变硬是不正确的,因为除了提高材料的硬度外,最好使钢材中的内部残余应力低。这就是为什么同时进行回火和退火的原因。

2)成分的影响

钢材的主要成分之一是碳(C)。随着碳含量的增加,回火变得容易。如果碳含量超过0.6%,则回火硬度几乎恒定。尽管当硬度变得恒定时,耐磨性在那时还不稳定,但是随着碳含量的增加,耐磨性进一步增加。另外,当将诸如W,Cr,V,Mo等元素添加到钢材中时,耐磨性增加。
 这些成分的添加量按照碳工具钢(SK),特殊工具钢(SKS)和模具钢(SKD)的顺序增加。例如,通过检查JIS标准比较成分,然后您会知道它们之间的区别。

3)材料结构的影响

对钢材进行回火后,铁(Fe)和碳(C)结合在一起,材料变成马氏体。该马氏体对耐磨性有效。但是,在高碳钢或高合金工具钢(SKD等)中,并非所有材料都通过回火和退火转变为马氏体,并且约有20%到30%的材料保留为奥氏体。该残余奥氏体不利于耐磨性。
作为将残余奥氏体转变成马氏体的方法,存在零以下处理。在零度以下加工中,通过将钢材冷却至-60至-80C,残余奥氏体转化为马氏体。


钢材的性能(抗冲击性)

模具用钢材的基本原理

加工力作用在冲压模具中使用的冲头和模具(工具)上。这些加工力非常接近冲击。现在让我们考虑冲模和冲模的材料以及冲击。

(1)韧性

期望工具能够长时间保持其形状,从而可以进行大批量生产。这是因为“该工具不会磨损并且长时间保持初始形状”。硬度在工具的磨损中起着重要作用。
当考虑到材料的性能时,“坚硬”给出一个其抗磨损的图像,而“脆”给出一个图像,即当作用力时该材料不会变形,而只会碎裂。
同样,“柔软”给我们的印象是该材料容易磨损,并且易于扩展(延展性)。这不是工具中理想的属性。
还有一个特性是在受力时难以变形或折断。尽管此属性有些难以理解,但它被描述为“坚韧”。这称为“韧性”。根据JIS中的术语表,韧性被描述为“韧性和不易被冲击破坏的程度”。
工具钢抗冲击性的关键是材料所具有的韧性。

(2)硬化和退火

不能说材料变软会变硬,如果进行热精炼(淬火和回火),则与未经处理的材料相比,材料将进入坚硬而抗冲击的状态。热精炼是在硬化后在相对较高的温度(高于400°C)下进行回火的操作。与普通退火(大约200°C)相比,应注意温度的差异。回火时需要注意一些事项。是回火脆性。这就是抗回火强度的降低。在某些温度下会出现回火脆性。在300C附近出现的是“低温回火脆性”,在500C附近出现的是“主回火脆性”。


钢材的性能(抗疲劳性)

在冲压成型操作中,重复载荷作用在零件上,例如冲头等。反复加载会导致疲劳失效。疲劳失效可能与疲劳强度有关。
与疲劳强度有关的原因如下:

模具用钢材的基本原理(图3)1。1.热精制后的硬度(获得约45HRC的硬度后)
模具用钢材的基本原理(图3)2。消除尖角(倒圆或倒角)
模具用钢材的基本原理(图3)3。使表面光滑。


(1)与抗张强度的关系

疲劳强度几乎与材料的拉伸强度成正比。硬化材料和原材料之间存在差异。疲劳强度约为原材料(未硬化)的拉伸强度的50%,而约为硬化材料的45%。这个事实不取决于材料本身。

(2)与硬度的关系

即使就材料的硬度而言,较硬的材料的疲劳强度也更高。对于已经热精炼成45HRC硬度的材料,疲劳强度最高。

(3)表面状况

即使抗拉强度和硬度合适,但如果冲压机等零件的表面状况不好,疲劳强度也会降低。最好将表面精加工成尽可能好的状态。

(4)形状

对于带有凹陷和凸起的形状,凹陷的角不应该是正方形的,而应该是圆的。曲率半径R越大,效果越大。

(5)残余压应力

疲劳故障是从零件表面产生的。因此,可以通过使表面(表层)变硬并且另外如果存在残余压缩应力来增加疲劳强度。对用钢球或玻璃珠高速击打材料表面的表面进行喷丸处理非常有效。






 

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