今天給各位分享注塑加工的模具材料有哪些？的知識，其中也會對冷擠壓模具材料的選擇及工藝設計(活塞銷冷擠壓模具).doc進行分享，希望能對你有所幫助！

本文導讀目錄：

1、注塑加工的模具材料有哪些？

2、冷擠壓模具材料的選擇及工藝設計(活塞銷冷擠壓模具).doc

3、高端進口模具材料QDX-Harmotex

注塑加工的模具材料有哪些？

　　注塑模材料通常要求具有良好的光澤度和表面狀態，因此型腔表面粗糙度很小，所以型腔表面必須進行加工，如拋光、磨削等。

　　為了提高注塑模具的硬度和耐磨性，通常對注塑模具進行熱處理，但這種處理應該使其尺寸變化很小。

　　注塑模材料表面的光澤度和精度直接關系到型腔表面的耐磨性。

　　尤其在塑料中加入玻璃纖維、無機填料和顏料時，它們與塑料熔體一起在流道和型腔內高速流動，在型腔表面產生較大的摩擦。

　　如果材料不耐磨，磨損很快就會磨損，對塑料零件的質量造成損害。

　　這種腐蝕使空腔的表面金屬溶解和剝落，表面狀況惡化，塑料部件的質量劣化。

　　因此，采用耐腐蝕鋼或鍍鉻和CybBar鎳處理在腔體表面比較好。

冷擠壓模具材料的選擇及工藝設計(活塞銷冷擠壓模具).doc

　　在加熱時，未溶的碳化物則起到阻止奧氏體晶粒長大的作用.釩能顯著地提高高速鋼的紅硬性、硬度及耐磨性。

　　釩形成的碳化物在加熱時，部分溶入奧氏體，回火時以細小的質點彌散析出，造成二次硬化而提高鋼的紅硬性。

　　鉻在高速鋼中主要是增加其淬透性，同時還能提高鋼的抗氧化脫碳和抗腐蝕能力。

　　3.活塞銷冷擠壓模具的加工工藝路線3.1活塞銷冷擠壓模具工藝流程根據上述零件技術要求，現擬定如下工藝路線：下料鍛造退火機械粗加工淬火（1100-1150）回火（）磨削加工裝配工藝流程雖然不太復雜，但各工序必須有嚴格的詳細的是施工說明，這樣才有擠壓模具的高質量。

　　10、如鍛造時應根據W18Cr4V鋼材料要求制定及執行預熱加熱始端中鍛的溫度、時間及鑲拔次數等技術規范。

　　鍛后還應放入干燥的石灰粉中冷卻，以防冷卻速度過快。

　　3.2W18Cr4V鋼的鍛造處理W18Cr4V鋼的鑄態組織中有大量粗大、不均勻分布的碳化物,必須經過反復鐓粗和拔長,經驗表明,鍛造比達到10左右時,碳化物分布得比較均勻。

　　鍛造過程中應嚴格執行“兩輕一重”的鍛造方法,在高溫段11401180時要輕擊,以防止開裂;當鍛造溫度在10001050時要重擊,以保證能打碎碳化物;當坯料溫度低于1000時要輕擊,以防內裂紋出現;當坯料溫。

　　為避免鍛造時出現裂紋,鐓粗階段捶擊不宜太重,必要時可先將端部“鉚鍛”后再鐓粗,鐓粗后立即拔長。

　　拔長時送進量要控制在鍛件高度的0.60.8倍,送進量過小鍛不透,過大則會產生“十字”裂紋。

　　鐓粗時要避免單面變形或發生歪斜,拔長時翻轉毛坯要均勻,拔圓時要先倒角,不要在同一地方多次捶擊。

　　鍛造時加熱次數由鐓拔次數、設備能量以及操作工人的熟練程度等來確定.但火次不宜太多,以免產生開裂。

　　鍛造可以破碎材料中大塊狀、帶狀、網狀碳化物，是碳化物呈均勻、細小分布，同時改善材料性能的方向性。

　　3.3W18Cr4V鋼的熱處理工藝及分析3.3.1退火鍛件鍛后應立即放入白。

　　12、灰箱或干砂箱中嚴埋緩冷,冷卻后應立即進行退火,退火的目的是為了消除鍛造應力,降低硬度以利于切削加工,同時也為隨后的淬火作組織準備。

　　W18Cr4V鋼常采用等溫退火工藝,其工藝路線見圖1。

　　3.3.2淬火W18Cr4V屬于高合金工具鋼,導熱性差,淬火加熱時通常要在800850進行預熱,對于大截面、形狀比較復雜的零件,需進行兩次預熱。

　　W18Cr4V鋼的淬火加熱溫度很高,一般為12701280,在這個溫度范圍,溶于奧氏體中的合金元素量才會多,淬火后馬氏體中的合金元素量相應也高,高速鋼的熱硬性才會好。

　　13、鋼的硬度耐磨性和韌性，使鋼具有優良的機械性能。

　　3.3.3回火W18Cr4V鋼淬火后殘余奧氏體量較多可達30%,為了減少殘余奧氏體量,消除應力,穩定組織,提高力學性能,淬火后要在560進行回火,高速鋼回火時會產生“二次硬化”現象,使硬度得到提高。

　　由于高速鋼淬火后殘余奧氏體量高達30%,經一次回火是不能完全消除的,因此要在560進行三次回火。

　　回火后的組織由回火馬氏體、少量殘余奧氏體、塊狀合金碳化物組成,硬度達到65HRC以上。

　　回火作用：回火的目的是消除淬火過程中產生的應力，以防止零件變形開裂。

　　另外，回火過程中還會有部分殘余奧氏體轉變成馬氏體，提高。

　　14、零件的硬度，析出部分碳化物，可以細化晶粒，提高零件的強度和韌性。

　　4.冷擠壓模具在使用過程中可能出現的失效方式以及提高壽命的方法冷擠壓模具在使用過程中可能出現的失效方式主要有四種，即磨損、塑性變形、疲勞破壞和斷裂，其中磨損和疲勞破壞屬正常失效形式。

　　4.1磨損冷擠時，由于被擠材料在模具表面激烈地流動，造成模具工作表面容易磨損，按照磨損機理的不同，冷擠壓模具的磨損又分為粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。

　　4.1.1粘著磨損由于冷擠時被擠金屬在模具表面的激烈流動，所以被擠金屬與凹凸模工作表面產生相對運動，于是分別構成了滑動摩擦付，當表面不平時，便會出現峰頂接觸，由于接觸面積小，峰頂壓力很高，足以引。

　　15、起塑性變形，導致接觸還發生粘著現象。

　　在相對滑動情況下，粘著點被剪切，塑性材料就會轉移到另一工件表面上，于是出現粘著剪切再粘著的循環過程，這就形成了粘著磨損，我們的凹模芯及凹模出現的“拉毛”現象就屬于此類。

　　引起粘著磨損的有以下幾個因素：材料特性脆性材料比塑性材料的抗粘能力強。

　　性大的材料組成的摩擦付粘著傾向大，互容性小的材料（異種金屬或晶格不相近的金屬）組成的摩擦付粘著傾向力小。

　　從金相組織上看，多相金屬比單相金屬粘著傾向力小，化合物相比單相固溶體粘著傾向小。

　　因此，對冷擠壓毛坯及模具進行表面處理來避免金屬相互摩擦。

　　擠壓速度一般來講，擠壓過程中，擠壓速度主要取決于被擠材料的可塑性所允許的變形速度。

　　16、花塞殼體冷擠壓來講，其速度不宜太快。

　　表面光潔度表面光潔度越高，抗粘著磨損能力越強。

　　提高模具表面光潔度，可使接觸面積增大，各點接觸壓力減小，但過高地提高表面光潔度，因潤滑劑不能存儲于摩擦付表面內，反而促進粘著。

　　溫度由于冷擠時金屬流動速度很快，所以產生的熱量很大，通常達200-400以上，因此模具材料必須具備高的熱穩定性，否則將因模具材料處于回火狀態而降低強度，并促使粘著磨損的產生。

　　潤滑油脂潤滑狀態對粘著磨損影響較大，能適應高強度、重載荷的冷擠壓油。

　　目前國內尚在研制中，還有部分依賴進口解決，目前采用的MoS2就是一種良好有潤滑劑。

　　4.1.2磨粒磨損冷擠時由于潤滑油的不清潔等因素，帶有硬的顆粒進入模。

　　17、腔，于是產生微量切削或刮擦作用而引起模具表面脫落。

　　一般情況，模具材料硬度越高，耐磨性越好，但在火花塞殼體冷擠中，必須先考慮提高材料強度和毒性，再考慮材料的硬度，以防脆斷或早期破壞。

　　4.1.3腐蝕磨損冷擠壓中的腐蝕磨損主要是氧化磨損，它是通過氧化物的磨損過程進行的。

　　金屬表面與氧化膜被磨損后又形成新的氧化膜，然后又被磨掉。

　　它與滑動速度、接觸壓力、介質狀態等有直接關系。

　　在冷擠過程中，粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損往往是相互伴隨發生的。

　　冷擠壓的磨損實際上是一種復合磨損形式，如果稍微處理不當，磨損是相當厲害的。

　　減少磨損的辦法主要是良好合理的設計，降低摩擦，使金屬流向合理，提高模具光潔度，選擇合適潤滑劑，選。

　　18、用耐磨性好的材料，以提高模具的耐磨性。

　　4.2塑性變形火花塞殼體所需的單位擠壓力是很大的，尤以四序為最大，共有420KN，而凸模主要工作截面直徑不到15mm，且最小處僅為8.6mm，在冷擠時所受的負荷很大，在材料一定的情況下，只要熱處理稍有不慎，即可能發生鐓粗、折斷的現象。

　　四序沖頭發生鐓粗的現象是由于擠壓時，它所受的工作應力超過彈性極限，在最初的幾次或幾十次便會出現直徑漲大0.1或更多，曾發生由于沖頭漲大而卡死，造成模具損壞。

　　鐓粗部位一般發生在距工作端部長約1/3-1/4凸模長度的地方。

　　防止模具產生塑性變形的方法是選擇合適的模具材料，采用先進的熱處理工藝，使其在保持韌性的前提下，盡可能具有足夠的。

　　4.3疲勞破壞疲勞破壞屬于冷擠壓模具一種正常的失效形式，它是由于應力的反復作用，在應力集中部位造成疲勞裂紋，疲勞裂紋擴展而造成斷裂破壞，這在凸凹模隨處可見。

　　火花塞殼體冷擠壓中，疲勞破壞最多的是四序沖頭及四序凹模，這跟它們的受力狀況有關。

　　四序屬于復合擠壓，先正擠、隨后反擠，正擠時，沖頭承受壓應力，當同心度不是很高時，還受彎曲應力。

　　反擠時，先承受壓應力和彎曲應力，在回程時還受到拉應力，即沖頭呈不對稱循環的交變應力作用，從而導致疲勞裂紋的產生。

　　同時沖頭在冷擠過程中，由于火花塞殼體變形時的熱效，應和流動金屬與模具表面的摩擦，都有大量的熱產生，使沖頭溫度升高，通常都在200-400以上，從沖。

　　20、頭工作端部色看，甚至可達500以上。

　　當退出工作，加潤滑劑及工作間隙，模具表面散熱降溫，這就使沖頭表面受到交變的熱應力作用，將導致熱疲勞裂紋的產生。

　　凹模在擠壓過程中，同時受到徑向、軸向和切向拉應力。

　　徑向和切向拉應力是金屬變形時對凹模型腔內壁的壓力所造成的，軸向拉應力是由于由于金屬劇烈流動與凹模內表面發生強烈摩擦形成的。

　　在這四種應力的反復作用下，在凹模的內壁易造成徑向疲勞裂紋，一般發生在應力集中的部位。

　　4.4斷裂斷裂是冷擠壓發生的一種不正常的失效形式，按斷裂的性質有韌性斷裂和脆性斷裂兩種。

　　韌性斷裂是應力超過屈服極限，這在冷擠壓中不存在。

　　22、選用模具材料和熱處理工藝Cr12類鋼模具，抗沖擊性高，但它的抗彎強度、耐磨性和高溫抗磨性較差。

　　W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2高速鋼的抗壓強度、抗彎強度、耐磨性、紅硬性均高于Cr12類鋼。

　　高速鋼在過去主要是用于刀具，做模具少有應用，這是由于人們一直沿用老工藝，所以壽命總是很低。

　　實踐證明，高速鋼模具亞溫淬火后，晶粒度一般在11.5-12級，可獲得很高的韌性，而其它性能指標并不低于老工藝所獲得的性能指標。

　　亞溫淬火就是將淬火溫度降低20-80，此外，采用貝氏體等溫淬火也是獲得高韌性的一種熱處理方法，使用效果很好。

　　4.5.3提高模具表面光潔度提高模具表面光潔度。

高端進口模具材料QDX-Harmotex

　　對于壓鑄模具的使用，模具的真空熱處理工藝與實際應用技術也是至關重要。

　　現在普遍采用真空設備加熱模具到奧氏體化溫度避免模具在高溫環境下的表面脫碳。

　　模具在長時間保溫后，在壓力氮氣(4-10巴)下或者油槽中淬火形成所需要的馬氏體組織。

　　經過多次回火后，達到所需要的模具使用硬度。

　　一.模具材料QDX-HARMOTEXR的特點：。

　　眾所周知，合金元素是影響鋼材性能的基本因素之一。

　　從金屬學角度講，鋼材的性能取決于合金元素的性質與含量、冶煉技術及其熱處理后的顯微組織。

　　良好的出廠宏觀與微觀組織是材料使用性能的保障。

　　AISIH13改良型鋼主要是對鋼中的合金元素進行調整。

　　鋼中的常見合金元素如：碳、鉻、鉬、釩、硅和錳等對模具鋼的韌性及抗熱疲勞性能均有影響(見表1)。

　　多數改良型鋼種采用降低硅含量的措施來提高韌性即把AISIH13中的硅(Si)元素含量從1%左右降低到0.2-0.5%。

　　當Si含量降到0.10%以下時，鋼材的加工性能變得很差。

　　一般Si含量控制在0.20%～0.35%范圍內，以滿足加工性能的要求。

　　改良型鋼中的鉬含量較AISIH13鋼的1.3%(wt)有所提高，一般控制在1.6%～3.0%之間。

　　QDX-HARMOTEXR對碳元素-鉬元素-硅元素-釩元素進行了調整使得合金元素達到最佳的平衡,也就是在下文介紹的一次碳化物在高倍率掃描電子顯微鏡下幾乎觀察不到。

　　QDX-HARMOTEXR材料的冶煉工藝采用的是電爐熔煉(EAF)，然后采用爐外精煉之后采用RH真空脫氣熔煉技術。

　　鑄成鋼錠后，把鋼錠再進行ESR電渣重熔精煉。

　　如表2所示，鋼材中的四種非金屬夾雜物即：硫化物，氧化鋁，硅酸鹽，復合氧化物均達到并且優于北美壓鑄學會(NADCA)規定的夾雜物要求。

　　表2QDX-HARMOTEXR鋼種的夾雜物等級。

　　QDX-HARMOTEXR采取最優化的鍛造方案，確保了產品性能的各向均勻性。

　　在實際應用中，模具材料的各向同性(Isotropy)可使模材在各個方向上的性能均勻一致或接近，使模具型腔的壽命不會因取材的位置和方向而受影響。

　　出廠前，材料的退火態顯微組織、布氏硬度等是衡量出廠材料的主要指標。

　　QDX-HARMOTEXR材料在適當的熱處理后，晶粒度在7級以上。

　　出廠布氏硬度約為160HB,加工性能良好。

　　圖1所示為典型的QDX-HARMOTEXR退火金相組織。

　　圖1QDX-HARMOTEXR的退火金相組織X500。

　　QDX-HARMOTEXR材料的高溫回火性能明顯優于H13材料。

　　圖2所示是QDX-HARMOTEXR材料與H13材料的回火曲線的對比，兩種材料均采用1030攝氏度保溫30分鐘后空冷然后測量不同溫度下的回火硬度得出回火曲線。

　　可以看出，QDX-HARMOTEXR材料在600攝氏度以上的溫度回火時其硬度隨著溫度的提高下降速度明顯較H13材料要慢。

　　說明材料的耐高溫性能較H13材料更加優越。

　　圖2新材料的回火特性曲線與H13材料的對比。

　　圖3是QDX-HARMOTEXR材料在600攝氏度高溫長時間保溫時硬度的變化與H13的對比。

　　兩種材料初始硬度在44-46HRC，在600攝氏度下保溫不同時間空冷后，測量硬度。

　　可以看出，QDX-HARMOTEXR在保溫30小時后的硬度下降值比H13要少，說明材料的高溫抗軟化性能更加優越。

　　鋁合金用高壓壓鑄模具在使用中，之所以會產生熱疲勞裂紋的原因之一是由于鋁合金液體在模具型腔內凝固過程中釋放熱量使得模具材料表面的硬度下降。

　　高溫抗軟化性能的提高能夠增強材料的耐熱疲勞性能。

　　圖3新材料在600攝氏度高溫長時間保溫的硬度下降對比曲線。

　　QDX-HARMOTEXR材料的板材按北美壓鑄學會的技術標準在材料的心部取材制作沖擊試驗樣品。

　　在材料最弱的厚度的橫向做沖擊試驗，材料的硬度是44-46HRC。

　　試驗結果如圖4所示，QDX-HARMOTEXR較H13材料韌性有50%以上的提高。

　　韌性的提高不僅可以避免模具在使用中出現整體開裂的風險同時也能夠提高材料的耐熱疲勞性能。

　　圖5是新材料在淬火回火后的金相組織(板材橫截面尺寸：325X725毫米)。

　　組織是回火馬氏體，馬氏體針細小均勻組織良好。

　　圖5QDX-HARMOTEXR材料的淬火-回火組織X500。

　　圖6是QDX-HARMOTEXR材料淬火-回火組織在掃描電子顯微鏡(SEM)下放大2000倍的組織。

　　可以看出，材料在高放大倍數下組織中含有極少的一次碳化物。

　　材料的耐龜裂紋性能的提高需要材料具有及其少量的一次碳化物。

　　而H13材料通常在X2000倍下的組織中具有更多的較大顆粒一次碳化物，如圖7所示。

　　正是這些較大顆粒的一次碳化物的分布密度較高而且顆粒較大，降低了H13類材料的韌性。

　　在使用中，龜裂紋的擴展會沿著晶界的碳化物逐步擴展使得材料耐龜裂紋性能下降裂紋擴展加速。

　　圖6QDX-HARMOTEXR材料的淬火-回火掃描電鏡組織X2000。

　　圖7H13材料的淬火-回火掃描電鏡組織X2000;組織中有較大顆粒的一次碳化物而且分布密度較高，降低材料耐龜裂紋性能。

　　QDX-HARMOTEXR材料的CCT連續冷卻曲線如圖8所示。

　　新材料的珠光體區較H13材料向右側移動使得新材料的淬透性能夠有很大的提高。

　　新材料更加適合于大尺寸的模具使用，因為大尺寸模具材料在熱處理淬火時心部的冷卻速度會急劇降低。

　　當模具的心部冷卻速度緩慢下來后，極有可能最終組織跨過CCT曲線的珠光體區例如H13材料。

　　這時由于珠光體組織的形成，即使模具材料的最終硬度達到設計的要求，但是材料的韌性會急劇下降。

　　對于壓鑄用模具材料，一旦有珠光體形成材料的沖擊韌性會下降到10焦耳(V-型)以下，模具有開裂的風險。

　　NADCA要求材料熱處理后的沖擊韌性應當高于11焦耳(V-型)。

　　所以，新材料的CCT曲線珠光體區的右移會有利于大型模具的熱處理從而提高材料的整體韌性與耐熱疲勞裂紋性能。

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