一、模具工作條件的要求。
1、經磨。
毛坯在型腔中塑性變性時,沿型腔表面流動和滑動,使型腔表面和坯料之間產生劇烈摩擦,造成模具磨損而失效。因此,該材料的經磨性是模具基本而重要的性能之一。
影響經磨性能的主要因素是硬度。一般說來,模具零件的硬度越高,磨損量就越小,經磨性就越好。此外,材料中碳化物的種類、數量、形態、大小和分布也有一些關系。
2、韌性強。
大多數模具的工作環境都是非常惡劣的,一些模具經常承受很大的沖擊載荷,從而導致脆性斷裂。為了防止模具零件在工作時突然脆斷,要求模具具有高強度和高韌性。
鑄型韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度和組織狀態。
3、疲勞斷裂特性。
在模具加工過程中,在循環應力的作用下,常常會導致疲勞斷裂。它具有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸斷裂接觸疲勞斷裂和彎曲疲勞斷裂。
疲勞斷裂性能主要取決于模具的強度、韌性、硬度和材料中夾雜物含量。
4、高溫性質。
工作溫度過高時,模具的硬度和強度都會降低,導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。模具材料應具有較高的抗回火穩定性,以確保模具在工作溫度下具有較高的硬度和強度。
5、抗冷、熱疲勞。
有的模具在工作過程中反復受熱和冷卻,使型腔表面受到拉力、壓力變應力的作用,造成表面龜裂、剝落,增大摩擦力,阻礙塑性變形,降低尺寸精度,造成模具失效。冷、熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一,模具應具有較高的抗冷、熱疲勞性能。
6、耐腐蝕。
有的模具如塑料模具在工作時,由于塑料中含有氯、氟等元素,受熱分解析出HCI、HF等強腐蝕氣體,侵蝕模具型腔的表面,增加表面粗糙度,加劇磨損失效。
二、模具工藝性能要求。
制造模具一般都要經過鍛造、切削、熱處理等多道工序。為了確保模具的制造質量,降低生產成本,其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬透性、磨削性;還應具有較低的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。
1、可鍛性。
其熱鍛變形能力小,塑性好,鍛造溫度范圍寬,鍛裂冷裂、網狀碳化物傾向低。
2、退火的工藝性。
球化退火溫度范圍寬,退火硬度低,波動范圍小,球化率高。
3、切削的加工性能。
高切削用量,降低刀具損耗,加工表面粗糙度低。
4、氧化和脫碳的敏感性。
耐氧化劑在高溫下有良好的經磨性,脫碳速度慢,對加熱介質不敏感,容易產生麻點。
5、淬硬。
硬化后表面硬度均勻,硬度高。
6、淬透性。
硬化后可獲得較深的淬硬層,淬火時采用緩冷介質淬硬。
7、淬火變形開裂傾向。
普通淬火體積變化小,翹曲,畸變輕,異常變形傾向低。對淬火溫度和工件形狀不敏感,對常規淬火開裂敏感。
8、可研磨性。
砂輪相對損耗小,無燒傷上限磨削用量大,對砂輪質量和冷卻條件不敏感,不易產生磨傷和磨削裂紋。
三、模具的經濟要求。
對于模具材料的選擇,要考慮經濟性的原則,盡量降低制造成本。所以,在滿足使用性能的前提下,首先選擇價格較低的鋼,能用碳鋼就不用合金鋼,能用Image生產材料就不用進口材料。此外,選材時還應考慮市場的生產與供應情況,選擇的鋼種應盡可能少而集中,易于購買。