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粉末冶金模具钢--提高冷作模具寿命的优质钢材

时间:2018-04-28 11:14:17  作者:admin  来源:模具钢材模具钢  浏览:131  评论:0
内容摘要:  随着工业的发展,对冷作模具冲压的性能要求也越来越高。一个简单冲切模具,具有20万次的寿命也不再满足低成本、高产量标准的要求。使用新开发的模具材料(例如粉末冶金模具钢)能够达到百万次的模具寿命。从模具经济性方面考虑,使用粉末冶金(PM)模具钢大大降低了单件成本。尽管模具初始成本较高,但是延长模具寿...

  随着工业的发展,对冷作模具冲压的性能要求也越来越高。一个简单冲切模具,具有20万次的寿命也不再满足低成本、高产量标准的要求。使用新开发的模具材料(例如粉末冶金模具钢)能够达到百万次的模具寿命。从模具经济性方面考虑,使用粉末冶金(PM)模具钢大大降低了单件成本。尽管模具初始成本较高,但是延长模具寿命,减少停工时间,同样让使用者获益。从冶金学观点来看,根据特殊方法冶炼推出的粉末冶金模具钢比常规工具钢的寿命长。粉末冶金模具钢碳化物细小且分布均匀。碳化物类型能够被设计出来,形成更硬的碳化物VC。碳化物越硬,尺寸越小,分布越均匀,就越能提高模具寿命。

  虽然粉末冶金模具钢得到越来越多的认可,但是通过客户服务发现,在使用粉末冶金材料时,仍遇到料想不到的失效实例。这些失效通常不是由材料的缺陷引起,而是与模具的加工有关。如图1所概括的,冲切这种冷作加工受许多因素的影响。所有参数的正确调整常重要的,以便模具获得可靠的性能。

粉末冶金模具钢--提高冷作模具寿命的优质钢材

  在选择冷作钢时,首先考虑的两个基本机械性能是硬度与韧性。硬度(或强度)确保模具的切削刃口足以切下加工的材料,同时韧性模具在工作时不会发生崩角或开裂。理想状态是,高硬度和高韧性的结合。然而,由于冷作模具钢的高合金成分使得硬度增加时,韧性却急剧降低。

  表1列出了当前ASSAB销售的冷作模具钢的牌号和化学成分。Vanadis 4、ASP 23 和Vanadis l0都是粉末冶金高合金模具钢。

  很容易理解在冲头和模具之间经过多次冲切后,冲头和模具的切削刃口会被倒圆,称为磨损。通常被冲切出的材料有多余毛刺,这是模具磨损的征兆。冲切实际上是一个低周疲劳过程,粗磨或者EDM加工过的模具会产生崩角问题,粗糙的表面意味着许多应力集中点,可能会是裂纹萌生的。

  如果模具硬度选择正确,模具的变形很少发生。模具的开裂通常是由于韧性较低。当冲切软的材料诸如铝或铜时,特别会发生粘模。害处是微量的软材料改变了冲头和模具之间的间隙,这样导致了表面拉毛。

  有两种磨损形式 :粘着磨损和磨粒磨损。粘着磨损发生在加工软材料时,例如不锈钢或者铜。研究表明,粘着磨损是由于垂直冲切运动方向上产生许多微裂纹。图4a显示了在冲切不锈钢9万次后冲头(AISI D2)圆周部分的SEM照片。当冲头在循环载荷作用下发生低周疲劳,粘着磨损产生的微裂纹会进一步发展成崩掉的微坑。图4b显示了一件(AISI D2类)模具冲切硬度为HRC46钢带后的磨损痕迹。从这张显微照片可知,磨粒磨损引起沿模具运动方向产生摩擦流线

粉末冶金模具钢--提高冷作模具寿命的优质钢材

  模具可通过磨、车、钻、线切割、研磨等手段来加工制造。在加工过程中表面附近的组织会改变。从冶金学观点来说,加工切割表面附近产生高密度位错,这样就形成了一层应力区。在随后的淬火过程中,加工表面趋于这些应力,因而导致模具产生大量的变形。为了使畸变降低到最小限度,在淬火前对加工过的模具进行去应力处理是一个好方法。


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