第5章模具材料及热处理教学课件 模具设计与制造基础.ppt

《第5章模具材料及热处理教学课件 模具设计与制造基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章模具材料及热处理教学课件 模具设计与制造基础.ppt（33页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第5章 模具材料及热处理教学课件 高教版 模具设计与制造基础第5章 模具材及热处理5.1 模具材料5.2 选材原则5.3 模具的表面处理5.4 冷冲模具的热处理5.5 热作模具的热处理5.6 塑模具的热处理第5章 模具材及热处理模具作为现代工业中应用广泛的一种工具，它直接关系到产品的质量、性能、生产率和成本，而且是提高劳动生产率，降低消耗，创造更大效益尽快占领市场的重要条件。模具的质量，使用寿命和制造精度及合格率在很大程度上取决于制造模具的材料及热处理工艺。5.1 模具材料5.1.1 模具材料的类别模具材料的品种繁多，按工作条件和材料使用范围，主要介绍下列几种材料。（1）冷冲模具用材料：包括冲

2、模、冷镦模、冷挤压模、拉深模、拉丝模、滚丝模等。（2）热作模具用材料：包括锤锻模、热挤压模、热冲裁模、压铸模。（3）塑料模具材料。5.1.2 冷作模具用钢 冷作模具用钢包括冲模、冷镦模、冷挤压模、拉深模、拉丝模、滚丝模、剪切模等模具用钢。因受力条件相差很大，所以模具用钢材范围很大。按化学成分含量分为碳素工具钢、低合金工具钢、高合金工具钢、高速钢、钢结硬质合金。按工艺性能、承载能力、应用场合又可分为：低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、高耐磨微变形冷作模具钢、高强度高耐磨冷作模具钢、抗冲击冷作模具钢、高韧性冷作模具钢、高耐磨高韧性冷作模具钢、特殊用途冷作模具钢。1.低淬透性冷作模具钢T7A，T

3、8A，T12A，8MnSi，Cr2，9Cr2，Cr06，CrW5，GCr15等。使用最多的是碳素工具钢和GCr15钢。2.低变形冷作模具钢有CrWMn，9Mn2V，9CrWMn，9Mn2，MnCrWV，SiMnMo.CrWMn低变形冷作模具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素Cr，W，Mn，Si，V而发展起3.高耐磨微变形冷作模具钢Cr12，Cr12MoV，Cr12Mo1V1和Cr4W2MoV最常用 4.高强度高耐磨冷作模具钢W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2即是传统的高速钢，化学成分Wc=0.70.9%，合金元素总量大于17%。主要性能特点是具有高强度，高抗压性，高耐磨性，同时具有很高

4、的回火稳定性和热硬性。5.抗冲击冷作模具钢有低合金工具钢4CrW2Si，5CrW2Si，6CrW2Si，9SiCr，弹簧钢60Si2Mn，以及高韧性热作模具钢5CrMnMo，5CrNiMo，5SiMnMoV。6.高韧性冷作模具钢高韧性冷作模具钢，如降碳高速钢，基体钢，低合金高强度钢，马氏体时效钢等。7.高耐磨高韧性冷作模具钢较典型的钢种有9Cr6W3Mo2V2(GM)和Cr8MoWV3Si(ER5)。8.特殊用途冷作模具材料主要举例硬质合金模具材料，目前通常用陶瓷硬质合金和钢结硬质合金。5.1.3 热作模具用钢1.锤锻用模具钢 锤锻用模具钢一般为中碳钢，含碳量为0.3-0.6%，同时加入一定量

5、的合金元素铬、镍、硅、锰等元素，以提高钢的淬透性、强度和韧性。为了细化晶粒，提高钢的回火稳定性以及减小回火脆性，还加入钼、钒等元素。属于这类钢的有：传统钢种5CrMnMo、5CrNiMo等钢；近年来研究的新钢种4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV、45Cr2NiMoVSi、3Cr2MoWVNi以及从国外进口的锻模钢55CrNiMoV6等。2.热挤压模用钢常用热挤压模用钢主要有铬系模具钢、钨系模具钢、以及铬钨系、铬钨钼系热作模具钢、基体钢。3.压铸模用钢4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V、4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB钢是压铸模的常用钢。5.1.4 塑料模具用钢渗碳型

6、 20，20Cr，20Mn，20CrNiMo，DT1，DT2，0Cr4NiMoV(LJ)，12CrNi3A，12CrNi4A预硬型 3Cr2Mo（P20），4Cr5MoSiVY55CrNiMnMoV(SM1)，Y20CrNi3AlMnMo(SM2)8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)，5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)调质型 45，50，55，40Cr，40Mn，50Mn，S48C，4Cr5MoSiV，38CrMoAlA，4Cr5MoSiV耐蚀型 3Cr13，2Cr13，0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)，1Cr18Ni9，3Cr17Mo，0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)淬

7、硬型 T7A，T8A，T10A，5CrNiMo，9SiCr，9CrWMnGCr15，3Cr2W8V，Cr12MoV，45Cr2NiMoVSi，6CrNiSiMnMoV(GD)，5CrMnMo，9Mn2V，时效硬化型 18Ni140，18Ni170，18Ni210，06Ni16MoVTiAl，10Ni3MnCuAl(PMS)，18Ni9Co，25CrNi3MoAl5.2 选材原则冷作模具选材原则（1）根据模具工作条件要求的综合性能选材（2）针对模具的失效形式选材（3）最低成本的选材原则热作模具选材原则（1）应按各类模具对材料性能的基本要求选材。（2）根据锻模常用钢的性能选材。（3）根据锻压设备特

8、点来选用材料。（4）根据锻造工艺特性选材。塑料模具选材原则 (1).根据塑件的塑料种类和质量要求选材(2).按塑件的生产批量选材(3).塑料模的尺寸大小及精度要求材(4).根据塑料模的加工方法选材(5).模具的制造难度和交货期限(6).塑料模具辅助零件选材5.3 模具的表面处理不改变表面化学成分的方法1高频加热淬火2火焰加热淬火3激光表面强化处理4电子束表面处理5加工硬化改变表面化学成分的方法1渗碳2渗氮3碳氮共渗4渗硫5渗金属6复合渗7离子注入等表面形成覆盖层的方法1电镀2化学镀3气相沉积4TD处理法5热喷涂6涂覆7热浸镀5.3.1 表面化学热处理模具钢的渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗、渗硫

9、、渗硼处理。5.3.2 模具的表面电镀模具零件在电镀槽里和直流电源的阴极相连，要镀覆的金属（镀铬除外）和直流电源的阳极相连。当接通电源时，在阴极与阳极之间会形成一定强度的电场，金属离子在电场作用下会沉积在被镀的模具表面，形成表面强化层。5.4 冷冲模具的热处理模具零件热处理的目的是利用不同的加热和冷却方法，改变合金内部组织，使其提高硬度、韧性、耐磨性和其它所要求的的力学性能，加工性能。一般来说，模具质量的好坏及使用寿命的长短，在很大程度上取决于热处理的质量。因此，在模具制造中不断地提高热处理的技术水平，合理地选择热处理工艺方是非常重要的。5.4.1 模具零件常用的热处理工序模具零件常用的热处理

10、工序有：正火、退火、淬火、回火、调质、表面化学处理、冷处理等。5.4.2 冷冲模具工作零件热处理工序安排（1）一般冷冲模工作零件的热处理工序安排：锻造退火机械加工成形淬火+回火钳工修整。（2）采用成形磨削及电加工工艺：锻造退火机械粗加工淬火或回火精加工（磨削，电加工）。（3）复杂冲模的加工：锻造退火机械粗加工高温回火或调质机械加工成形淬火与回火磨削与电加工成形钳工修配。5.4.3 冷冲模热处理工艺冷冲模要求较高尺寸精度和耐磨性，热处理变形小，不开裂。通常采用正确的锻造工艺和淬火冷却工艺，如油淬，双液淬火、碱浴淬火、等温淬火、分级淬火、低温淬火和低温回火等方法；锻造毛坯的热处理一般采用球化退火和

11、等温退火工艺。5.5 热作模具的热处理热作模具在制造过程要进行相应的热处理，才能满足模具的使用要求。常用的热处理方法有锻造毛坯的退火，或正火与退火；粗加工后的去应力退火，调质处理；加工成形后的淬火回火，以及表面化学处理方法。5.6 塑模具的热处理（1）适当的工作硬度和充分的韧性，它能保证模具在工作时有较好的抗冲击能力和耐耐磨性。有时为了提高模具的韧性，可以适的降低硬度。（2）热处理变形要小，确保模具的尺寸精度。因此，应采用非常缓慢的加热速度，分级淬火，等温淬火等减少模具变形的热处理工艺方法。（3）模具在加热过程中应采用保护措施，严防型腔表面氧化，脱碳等缺陷，不利于抛光。（4）模具热处理后具有足

12、够的强度及变形抗力。保证模具在长期受压，受热条件下有一定的抗堆塌和抗起皱纹的能力。塑料模具热处理的基本技术要求（1）采用冷挤压成型模具，尺寸精度要求不高，通过渗碳处理，使模具表面硬而心部软。锻造正火或退火粗加工半精加工冷挤压加工成形渗碳或碳氮共渗淬火及回火光整加工镀铬钳工装配。（2）采用切削加工，尺寸精度要求不高，但要求淬硬的合金渗碳钢模具，锻造正火+高温回火粗加工退火半精加工渗碳淬火与回火光整加工镀铬钳工装配。（3）有尺寸精度要求，但有钢材硬度要求不高，采用调质或预硬化处理。锻造退火粗加工（或退火）半精加工调质精加工光整加工镀铬，镀钛（或其它表面处理）钳工装配。（4）既有尺寸精度要求，又要求

13、全淬硬的模具，一般选用淬型模具钢。锻造退火粗加工调质或高温回火精加工淬火与回火光整加工渗氮，镀铬等钳工装配。表5-11 塑料模淬火冷却介质牌号 硬度/HRC 冷却介质Cr12MoV,Cr6WV,45Cr2NiMoVSi 5660 二元硝盐，气冷合金结构钢，合金工具钢 5256 中温碱浴，热油，二元硝盐，气冷碳素工具钢 4550 三元硝盐5256低温碱浴图5-7 12CrNi3A钢制胶木模简图 图5-9 20Cr钢制胶木模简图 复习思考题5-1 冷作模具钢按工艺性能、承载能力、应用场合分为哪几类？5-2 比较低淬透性冷作模具钢与低变形冷作模具钢在成分，性能，应用上的不同。5-3 什么是基体钢？有哪些典型钢种？与高速钢相比有何特点？5-4 叙述传统高速钢的特点，相比之下，高强韧性冷作模具钢和高耐磨高韧性冷作模具钢有何优越性？5-5 冷作模具选材的原则是什么？5-6 热作模具有哪些性能要求，并叙述其选材原则。5-7 常用锤锻模用钢有哪些典型钢种？锤锻模的燕尾可采用哪些回火方法处理？5-8 分析3Cr2W8V钢制压铸模的热处理工艺特点。5-9 塑料模具选材的基本原则5-10 塑料模具型腔进行表面处理的目的是什么？举例说明几种方法。5-11 何谓预硬化型塑料模具钢？简述其成分，性能及应用特点？5-12 何谓时效硬化型塑料模具钢？简述其性能及应用特点？