模具材料选用_热处理与使用寿命

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1、综述模具材料选用、热处理与使用寿命西安交通大学材料科学与工程学院(西安710049)周敬恩【摘要】从5个方面评述了模具技术:①影响模具使用寿命的基本因素;②模具的服役条件、失效方式及对模具用钢的性能要求;③模具钢力学性能指标的评述;④模具钢的发展与选用;⑤模具的热处理与工艺优化。特别强调了模具钢的选用、热处理及新型模具钢的开发与模具使用寿命的关系。关键词:模具寿命冷作模具热作模具塑料模具模具用钢模具热处理SelectionandHeatTreatmentofDieMaterialsandServiceLifeofDiesZhouJingen(SchoolofMaterialsSci

2、enceandEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049)【Abstract】Inthispaperthedietechnologywasevaluatedfromthefollowingfiveaspects:①fundamentalfactorsinfluencingservicelifeofdies,②serviceconditions,failuremodelsofdiesandpropertyrequirementtodiesteels,③evaluationonmechanicalpropertypa2rameters

3、ofdiesteels,④developmentandselectionofdiesteels,⑤heattreatmentandtechnologyoptimizationofdies.Theemphasiswaslaidontheselectionanditsheattreatmentofdiesteels,andthedevelopmentofnewdiesteelsandtheirinfluencesonservicelifeofdies.Keywords:servicelifeofdies,coldformingdies,hotformingdies,diesforpla

4、sticsforming,diesteels,heattreatmentofdies我国现有模具生产厂点约17000余家,从业人员约50万人,年产值达200亿元左右;商品模具约占1/3,其余为自产自用。从模具市场看,处于供不应求的状态,特别是精密、大型、复杂、长寿命模具,缺口更大[1]。国内模具市场主要集中在汽车、摩托车、家电、电子产品、通讯设备和仪器仪表等行业。另外、通讯设备、PVC门窗和上下水管道及管接头、铝型材加工等都将成为模具的重要市场。面对如此巨大的模具市场,努力缩短模具的生产周期、提高模具的质量、延长模具的寿命直接和间接带来的社会效益和经济效益是难以估量的。模具的质量包

5、括模具的精度、表面光洁度和模具寿命3个方面。模具的精度和光洁度主要由机加工决定,而模具的寿命取决于设计、加工、材料、热处理和使用操作等多个因素,其中材料和热处理是影响模具使用寿命最重要的内在因素。本文拟从以下5个方面评述模具技术:(1)影响模具使用寿命的基本因素;(2)模具的服役条件、失效方式及对模具用钢的性能要求;(3)模具钢力学性能指标的评述;(4)模具钢的发展与选用;(5)模具的热处理与工艺优化。[2]1影响模具使用寿命的基本因素模具结构设计、模具材料、冷热加工工艺、热处理、研磨、机床的调整与操作、被加工材料的性质与状态、润滑条件及模具的服役环境是影响模具使用寿命的八大基本因

6、素。111结构设计不合理的结构设计往往是造成模具早期失效和热处理变形开裂的重要因素。模具的结构设计应尽量避免尖锐的圆角和过大的截面变化。尖锐圆角引起的应力集中可高达平均计周敬恩:男,教授,博士生导师,主要从事材料的断裂与疲劳、纳米材料及复合材料的研究。收稿日期:1998年10月13日算应力的10多倍。当由于模具结构的要求,尖锐圆角不允许消除时,可将整体结构改成组合式或将圆角的加工放在最终热处理后进行。如内四方头螺栓,原设计用冷镦模镦制,使用寿命500件,在冲头圆角过渡应力集中部位折断;后来改进设计,加大圆角过渡部位的半径,由R=01127mm增大到01381～015mm,寿命提高

7、到12000～27000件,仍在圆角过渡处断裂失效;第二次改进设计成组合式,寿命提高到100,000件,最终以磨损失效[3]。为防止热处理变形与开裂,截面尺寸力求均匀,形状力求对称而且简单,盲孔尽量开成通孔,必要时可开工艺孔,对于形状复杂易变形开裂的模具可改成组合式。112模具材料与热处理模具材料对模具寿命的影响反映在模具材料的选择是否正确、材质是否良好和使用是否合理3个方面。选材时必须兼顾模具使用性能要求。对于冷冲模应主要考虑钢的强度、韧性和耐磨性。强度与韧性以及韧