冷作模具的选材与使用

  QCHAO ·  2009-08-26 22:23  ·  38706 次点击
形状各异的紧固件产品,之所以能够被成批生产出来,离不开模具,更离不开模具材料。
模具产品的质量不仅关系到紧固件品质和三性能,且直接影响到制造成本和效率。在紧固件行业的模具产品中,冷作模具占有相当市场。
冷作模具主要用于金属或非金属紧固件的冷成形,包括冷冲压,冷挤压和冷镦。模具质量很大程度取决于模具选材和工艺制定。
模具材料多采用高碳、高合金钢,工作硬度为58~60HRC。统计结果表明,对标准件制品为钢铁材料,冷挤压模具承受的平均工作应力约2500MPa,使用硬度62~64HRC,冷镦模具承受的平均工作应力约1500MPa,使用硬度58~62HRC,冷冲模具承受的平均工作应力约500MPa,使用硬度60~62HRC。其中以冷挤压模具应力最大,实际上还要承受10%~20%的随机载荷,模具局部应力要超过上述应力。
紧固件企业冷作模具主要失效类型是过载失效和磨损失效,约占失效总数的80%~90%。过载失效主要包括韧度不足和强度不足两类。正确的选择模具材质和制定合理热处理工艺,对于减少脆断非常有效。
根据文献:王家瑛《模具材料与使用寿命》、徐进《模具材料应用手册》、JB/T6058-1992《冲模用钢及其热处理技术条件》,提供部分常用冷作模具钢和推荐的典型热处理工艺及用途。
牌号淬火温度回火温度硬度用途
(ºC)(ºC)(HRC)
W6Mo5Cr4V21190~1210550~57062~64冷挤,冲头模具
Cr12MoV1000~1020180~20060~62冷冲,冷镦模具
Cr12950~980180~20060~62冷冲,冷挤模具
CrWMn830~850180~20058~60冷冲,冷挤模具
6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)1130~1150520~56060~62冷挤,冷镦模具
7Cr7Mo2V2Si(LD)1140~1150550~57058~62冷镦,冷镦模具
6Cr4Mo3Ni2WV(CG2)1080~1110530~55060~62冷冲,切边模具
Cr8Mo2WSiV1030~1050520~54061~63冷挤,冷镦模具
Cr8Mo2SiV(DC53)940~960180~22060~62冷冲,冷挤模具
6CrNiSiMnMoV(GD)880~900200~22060~62冷冲,冷挤模具
9Cr6W3Mo2V(GM)1110~1120530~55062~64冷冲,切边模具
韧度不足的失效,关注点:当模具结构存在应力集中,如六方冷镦冲头尾部过渡区R≦1mm时,应力集中系数Kt=2,冷挤压冲头台阶处R=3mm时,Kt=1.3;甚至机械加工刀痕,磨削粗痕迹等均可成为薄弱环节发,产生断裂。
强度不足的失效,关注点:冷镦冲头硬度<56HRC,冷挤冲头硬度<62HRC时易出现这类失效,同时说明材料强度不足,塑性有余。

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