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冷挤压模具钢与冷挤压模具

来源:未知  作者:admin  点击数:次  日期:16-03-15 10:21
1、冷挤压模具钢的选用
  在冷挤压过程中凹模经常承受外套的预压应力和挤压过程中的拉伸应力,凸模则承受巨大的压应力。工件在变形过程中所产生的热量也部分地被模具吸收,所以模具材料还需要具有一定的高温硬度和热稳定性。另外,模具表面往往会产生磨损和挤伤,从而造成工件的尺寸、形状变化,表面粗糙度上升,使得模具失效。冷挤压模具所承受的载荷取决于被挤压工件的材料强度和加工硬化程度以及工件挤压过程中的变形度。
  挤压较软的铝合金工件用的小型模具,其凹模可以采用碳素工具钢制造;挤压高强度铝合金、碳素钢和低合金钢工件的冷挤压凹模,一般采用中合金模具钢制造(如Cr5Mo1V等,硬度为HRC56~58)。生产批量不大的冷挤压凸模和顶杆材料,一般采用中合金冷作模具钢制造;对于生产大批量工件的冷挤压凸模,为了提高其抗压强度和耐磨性,一般选用高合金模具钢(如Cr12MoV,Cr12Mo1V1,7Cr7Mo3V2Si等)或高速钢、基体钢(如W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V等)制造。
  良好的润滑条件是减少冷挤压模具磨损的主要措施。对于黑色金属冷挤压产品,常采用磷化加皂化处理来改善润滑条件。在实际生产中,润滑条件不当将造成冷挤压模具早期失效。
  当挤压工件很大时,如挤压钢件超过10万件,挤压轻合金工件超过50万件时,有时采用硬质合金制造模具镶块。当挤压变形抗力很高的合金钢工件或反挤压大型环形的工件时,也可以采用硬质合金制造冷挤压凸模的镶块,凸模的外套一般选用高强度结构钢制造(热处理硬度为HRC55~58)。
  推荐的冷挤压模具用钢见表1-1-8。冷挤压拉伸模具用钢见表1-1-9。
  表1-1-8 冷挤压模具用钢的选择

被挤压工件材料

生产批量/件

5×103

5×104

凸模
用钢

铝合金
低碳钢(C≤0.10%)
渗碳合金钢

Cr5Mo1V
Cr5Mo1V
Cr5Mo1V

Cr5Mo1V,Cr12Mo1V1,高速钢
Cr5Mo1V,Cr12Mo1V1,高速钢
高速钢,7Cr7Mo3V2Si

凹模
用钢

铝合金
低碳钢(C≤0.10%)
渗碳合金钢

T10
CrWMn,Cr5Mo1V
CrWMn,Cr5Mo1V

T10,CrWMn
Cr5Mo1V(氮化),Cr12MoV
Cr5Mo1V(氮化),Cr12MoV

顶杆
用钢

铝合金
低碳钢及渗碳合金钢

Cr5Mo1V
Cr5Mo1V

Cr12MoV,Cr12Mo1V1,高速钢
Cr12Mo1V1,高速钢,7Cr7Mo3V2Si

表1-1-9 冷挤压拉伸模具用钢的选择

被加工工件材料

生产批量/件

5×103

5×104

凸模
用钢

铝合金

Cr5Mo1V

Cr12,Cr12MoV,Cr12Mo1V1,
高速钢

低碳钢(C<0.10%)

高速钢

高速钢

碳钢
(C0.20%~0.40%)

高速钢(氮化)

高速钢(氮化),高钒高速钢

渗碳合金钢

高速钢(氮化)

高速钢(氮化),高钒高速钢

凹模
材料

铝合金

Cr5Mo1V

Cr5Mo1V,Cr12MoV,高速钢

碳钢及合金钢

Cr5Mo1V,6Cr4W3Mo2VNb,
7Cr7Mo3V2Si

Cr12MoV,Cr12Mo1V1,
6W6Mo5Cr4V,

  2、冷挤压模具
  ①冷挤压模具的工作条件
  冷挤压模具工作条件极其恶劣。冷挤凸模的受力情况随挤压方法的不同而异,正挤压凸模主要承受压应力的作用,而反挤压凸模或复合挤压凸模,在挤压工作行程时,承受着很大的压应力作用,在回程时则承受较小的拉应力,这个拉、压应力是交变产生的。不论是正挤压还是反挤压往往还受到偏心负荷所引起的弯曲应力的作用。由此可以看出,冷挤压凸模受到拉、压和弯曲应力的综合作用,其受力状态是比较复杂的。
  冷挤压凹模内壁由于承受着较大的内压力的作用,从而使凹模的圆周方向上作用着较大的拉应力。
  此外,冷挤压成形是在很短时间内完成的,且将大截面的坯料变成小截面的挤压件,从而使模具承受着交变的冲击载荷。冷挤压过程中的热效应以及模具工作表面受到的剧烈磨擦作用,使挤压件温升高达300~400℃。从而使模具在工作时温度升高,不工作时温度又有下降,这就是说模具还承受着冷热交变应力的作用。
  如此苛刻的工作条件,使得冷挤压模具的使用寿命比其它模具要短得多。因此,为了延长模具的使用寿命,降低产品成本,提高经济效益,查明模具失效的根本原因,并采取得力的措施加以解决,对于冷挤压模具显得比其它的模具更为重要。
  ②模具损坏的各种具体因素
  冷挤压模具因受使用情况不同,使用的钢种复杂,加工工序多等,可将影响模具使用寿命的各种具体因素分为如下六个方面:
  ⑴ 挤压件方面
  在挤压件设计时,与模具失效有关的有
  ① 原材料钢号;
  ② 制件形状及尺寸;
  ③ 挤压方式;
  ④ 变形程度;
  ⑤ 制件尺寸精度。
  ⑵ 模具设计方面
  冷挤压时,影响模具使用寿命的有
  ① 模具材料使用不当;
  ② 硬度不合理;
  ③ 面与面相交处有尖角;
  ④ 厚薄壁相差过大;
  ⑤ 连接圆角半径过小;
  ⑥ 材料纤维取向不合理;
  ⑦ 配合精度不当。
  ⑶ 模具材质方面
  在选用模具材质时,密切有关的有
  ① 钢的纯净度差;
  ② 化学成分偏析;
  ③ 钢内疏松;
  ④ 带状(网状)碳化物;
  ⑤ 带状组织;
  ⑥ 球化退火质量不好。
  ⑷ 机械加工方面
  模具零件金属切削加工时,影响模具失效的有
  ① 磨削损伤,形成微裂纹痕迹;
  ② 电加工质量差;
  ③ 连接圆角半径较小;
  ④ 表面粗糙度差;
  ⑤ 尺寸精度差;
  ⑥ 加工应力未除去。
  ⑸ 热处理方面
  在热处理模具零件时,影响模具失效的有
  ① 加热速度不当;
  ② 淬火温度不当;
  ③ 冷却速度不当;
  ④ 保温时间不当;
  ⑤ 炉内气氛不当;
  ⑥ 回火次数不够;
  ⑦ 表面硬度不够;
  ⑹ 使用操作方面
  在冷挤压加工生产时,与模具失效有关的有
  ① 模具安装不当;
  ② 润滑条件差;
  ③ 冷却条件不当;
  ④ 设备状况不好;
  ⑤ 实际操作不按要求。
  通过如上所指出的影响冷挤压模具使用寿命的各种各种诸多因素,使我们清楚地看到,对具体的实际生产问题,需采用相应的措施来逐步解决。
  冷挤压模具的工作条件极为复杂和恶劣,一副模具在使用过程中往往交织着各种损伤形状,这些损伤相互作用、相互促进,最后以一种或多种形式失效。为此,对冷挤压模具使用寿命的影响因素应进行认真细致研究及分析,如有丰富的实践经验,可直接选用有效的方法,应以不断探索、不断更新、不断提高、不断总结的精神来完成现代模具生产。
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