《模具材料与热处理 教学课件 ppt 作者 许炳鑫 主编 第五章 模具的选材及热处理工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具材料与热处理 教学课件 ppt 作者 许炳鑫 主编 第五章 模具的选材及热处理工艺（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章,第五章 模具的选材及热处理工艺,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺 第二节 热作模具的选材及热处理工艺 第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,一、冷作模具的选材 1.冷作模具的选材原则 影响模具使用寿命的长短及模具成本的多少，取决于模具材料的选择。 2.冷作模具的选材 (1)冷冲裁模材料的选材原则和方法 首先考虑模具的寿命长短。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,1)薄板冲裁模：形状简单、尺寸小、批量小，选用T10A；形状较复杂、批量小，选用9Mn2V、CrWMn、8Cr2Si、Cr5Mo1V；形状复杂、批量大，选用Cr12、Cr12MoV、D2、W
2、6Mo5、Cr4V2；冲制强度高、变形抗力大的板材，选用Cr12、D2、Cr4W2MoV、GD、GM、ER5。 2)厚板冲裁模：批量较小，选用T8A、W6Mo5Cr4V2、012Al、6W6、Cr12MoV、D2、CG-2、LD、GM、ER5。 3)剪切刀：剪薄板的厚剪刀选用T10A、T12A、9SiCr、CrWMn、5CrW2Si。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,(2)冷挤压模材料的选用 冷挤压模包括正挤压、反挤压、复合挤压三种。 (3)拉深模材料的选用 拉深模主要用于板材的冷拉深成形。 (4)冷镦模材料的选用 冷镦模具有生产效率高、节能、节材，使零件的强度、精度提高，比较适用大批量自
3、动化生产的特点，用于紧固件、滚动轴承、滚子链条及汽车零件的加工。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,1)一般载荷冷镦模用钢：主要用于不复杂、变形量不太大、冷镦速度也不很高的冷镦件生产，所生产的冷镦件为低碳钢或中、低碳钢零件。 2)重载冷镦模用钢：用于生产变形量较大、形状较复杂的冷镦件要求用强度较高的合金钢或中、高碳钢制造。 (5)弯曲模材料的选用 小件弯曲、卷边、成形用模具、承受负荷较小，无论加工铝合金、铜合金或钢，均可选用45、T10A、GD钢；中件弯曲、卷边、成形用模具，承受负荷较大、摩擦较剧烈、小批量生产可选用低熔点合金、锌基合金；生产批量较大时，宜选用GWMn、6W6钢。,第一节 冷
4、作模具的选材及热处理工艺,(6)拉丝模材料的选用 对于拉丝模，可选用T10A、T10A、6W6钢制作拉铝、铜合金细丝用模具；可选用Cr12、Cr12Mo1V1、ER5、GM钢及硬质合金制作拉非铁金属的粗棒或钢丝用模具。 二、冷作模具钢的热处理工艺及应用举例 1)为减少热处理变形，对于位置公差和尺寸公差要求严格的模具，常在机加工之后安排高温回火或调质处理。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,2)由于线切割加工破坏了淬硬层，增加了淬硬层脆性和变形开裂的危险；因此，线切割加工之前的淬、回火，常采用分级淬火或多次回火和高温回火，使淬火应力处于最低状态，避免模具线切割时变形、开裂。 3)为使线切割模具
5、尺寸相对稳定，并使淬硬层组织有所改善，工件经线切割后应及时进行再回火，回火温度不高于淬火后的回火温度。 1.冷作模具的制造工艺路线,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,(1)一般成形冷作模具 一般成形冷作模具的制造工艺路线：锻造球化退火机械加工成形淬火与回火钳修装配。 (2)成形磨削及电加工冷作模具 成形磨削及电加工冷作模具的制造工艺路线：锻造球化退火机械粗加工淬火与回火精加工成形(凸模成形磨削，凹模电加工)钳修装配。 (3)复杂冷作模具 复杂冷作模具的制造工艺路线：锻造球化退火机械粗加工高温回火或调质机械加工成型钳工修配。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,2.冷作模具的淬火 淬火是冷作模
6、具的最终热处理中最重要的操作，合理选择淬火加热温度，保温时间，淬火介质及采用合适的淬火加热方法，都会有效地提高模具的使用性能。 3.冷作模具钢的强韧化处理工艺 冷作模具钢的强韧化处理工艺主要包括：低淬低回、高淬高回、微细化处理、等温和分级淬火等。 (1)冷作模具钢的低温淬火工艺 所谓低温淬火是指低于该钢的传统淬火温度进行的淬火操作。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,(2)冷作模具钢的高温淬火工艺 对于一些低淬透性的冷作模具钢，为了提高淬硬层厚度，常常采用提高淬火温度的方法。 (3)冷作模具钢的微细化处理 微细化处理包括钢中基体组织的细化和碳化物的细化两个方面。 1)四步热处理法：第一步，采
7、用高温奥氏体化，然后淬火或等温淬火。 2)循环超细化处理法：将冷作模具钢以较快速度加热到Ac1或Accm以上的温度，经短时停留后立即淬火冷却，如此循环多次。,第一节 冷作模具的选材及热处理工艺,(4)冷作模具钢的分级淬火和等温淬火 分级淬火和等温淬火不仅可以减少模具的变形和开裂，而且是提高冷作模具强韧性的重要方法。 (5)其他强韧化处理方法 除了上述方法以外，还有形变热处理、喷液淬火、快速加热淬火、消除链状碳化物组织的预处理工艺、片状珠光体组织预处理工艺等都可以明显提高冷作模具钢的强韧性。,第二节 热作模具的选材及热处理工艺,一、热作模具的选材 1.热锻模的选材 热锻模具的工作条件是在高温、高
8、压、高冲击下，并常常要反复加热和冷却。 2.热挤压模常用材料及选用原则 热挤压模具由于受到的冲击载荷比热锻模小，对冲击韧度，淬透性的要求不如热锻模高。 3.压铸模常用材料及选用原则 压铸模具的选材，主要依据浇注金属的温度及种类而定。 (1)锌合金压铸模 锌合金的熔点为400430，锌合金压铸模型腔的表层温度不会超过400。,第二节 热作模具的选材及热处理工艺,(2)铜合金压铸模 铜合金压铸模的工作条件极为苛刻，铜液温度通常为870940，模具型腔受到高温铜液的反复冲刷，促使模腔表面产生冷热疲劳裂纹(龟裂)，寿命远比铝合金压铸模短；因此，铜合金压铸模应具有较高的热强性、导热性、韧性、塑性、高的抗
9、氧化性、耐蚀性及良好加工工艺性能。 (3)铝合金压铸模 铝合金熔液的温度通常在650700左右，压铸模模腔表面受高温高速铝液的反复冲刷，产生较大的应力，模具受到液态铝合金的熔损粘蚀作用。 二、热作模具钢的热处理工艺及应用举例,第二节 热作模具的选材及热处理工艺,1.主要热作模具的制造工艺路线 (1)锤锻模的制造工艺路线 锤锻模的制造工艺路线为：下料锻造退火机械粗加工探伤成形加工淬火及回火钳修抛光。 (2)热挤压模的制造工艺路线 热挤压模的制造工艺路线为：下料锻造预先热处理机械加工成形淬火及回火研磨抛光。 (3)压铸模的制造工艺路线 一般压铸模的制造工艺路线为：锻造退火机械粗加工稳定化处理精加工
10、成形淬火及回火钳工修配发蓝。,第二节 热作模具的选材及热处理工艺,2.热作模具材料的选材、强化处理及使用寿命关系的比较 (1)热冲头 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为10501100淬火，630回火两次，硬度值为4547HRC，生产350件后，软化变形和开裂；现行热处理工艺为1275加热，300320等温淬火，4648HRC，生产15002200件不再开裂。 (2)热挤压模具 材料为3Cr2W8V，原热处理工艺为1100淬火，620回火两次，硬度值为4548HRC，生产1200件后早期开裂；现行热处理工艺为1200加热，680回火两次，硬度值为4045HRC，生产3300件变形或疲劳。,第
11、二节 热作模具的选材及热处理工艺,(3)精锻锥齿轮模：材料为3Cr2W8V，采用常规热处理工艺时寿命短，容易开裂。 (4)粗锻锥齿轮模 材料为3Cr2W8V，采用常规热处理工艺，生产2000件后齿形堆塌，当采用1150加热，400等温淬火，660回火两次，渗氮，硬度可达3942HRC，可生产5000件。 (5)半轴摆模 材料为3Cr2W8V，原先采用1075淬火，600回火三次，硬度可达4951HRC，生产1200件就开裂；现在采用900淬火，600回火两次，硬度为4446HRC，生产数量超过4000件。,第二节 热作模具的选材及热处理工艺,(6)锤锻模 材料采用5CrMnMo，经860880
12、淬火，燕尾油冷，480回火，硬度达3235HRC，可生产2500件后燕尾开裂；当经880加热，450等温淬火，480回火后，燕尾不再开裂，可生产6000100000件。 (7)齿轮毛坯精锻模 材料为5CrMnMo，经84淬火，500回火后硬度值为4447HRC，生产400件产生热疲劳现象；改用H13钢后，可生产1800件左右后产生热磨损。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,一、塑料模具的选材 1.塑料模具成型零件材料的选用 (1)通用型塑料模具材料 主要用来生产聚乙烯、聚炳烯等塑料模具。 (2)成型腐蚀性塑料的模具材料 因为在成型过程中模具接触聚氯乙烯、氟化塑料或阻燃塑料等腐蚀性介质，故选用
13、耐腐蚀性好的塑料模具钢，如：Cr18MoV、18Ni、9Cr18、4Cr13、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2、PCR、AFC-77。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,(3)型增强塑料的模具材料 为提高模具型腔的耐磨性，对于热塑性塑料注射成型模具和热固性塑料挤压成型模具，应选用冷作模具钢制造，如：Cr12MoV、Cr12Mo1V1、9Mn2V、Cr6WV、Cr12、7CrMn2WMo、7CrMnNiMo、Cr2Mn2SiWMoV、CrWMn、MnCrWV、GCr15等。 (4)透明塑料制品的模具 制造透明塑料的模具应选用具有良好的镜面抛光性和高耐磨性的时效硬化钢制造，如：18Ni、06N
14、i、PMS、PCR、SM2等；或预硬型模具钢SM1、Y82、P20、系列及8CrMn、5NiSCr、空冷12钢等。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,2.塑料模具结构零件材料的选材 塑料模具结构零件的选材要求一般要比成形零件低，因此选用通用的材料就能达到结构零件的要求，同时降低了模具的成本。 二、塑料模具的热处理工艺及应用举例 1.塑料模具的制造工艺路线 (1)低碳钢及低碳合金钢制模具 例如20、20Cr、20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料锻造模坯退火机械粗加工冷挤压成形再结晶退火机械精加工渗碳淬火、回火研磨抛光装配。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,(2)高合金渗碳钢制模具 例如1
15、2CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料锻造模坯正火并高温回火机械粗加工高温回火精加工渗碳淬火、回火研磨抛光装配。 (3)调质钢制模具 例如45、40Cr等钢的工艺路线为：下料锻造模坯退火机械粗加工调质机械精加工修整、抛光装配。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,(4)碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7A、T10A、CrWMn、9SiCr等钢的工艺路线为：下料锻造模坯球化退火机械粗加工去应力退火机械半精加工淬火、回火机械精加工研磨抛光装配。 (5)预硬钢制模具 例如5NiSCa、3Cr2Mo(P20)等钢，对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成型后
16、抛光、装配。 2.塑料模具的热处理特点 (1)淬硬钢塑料模的热处理 淬火加热应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴中加热。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,(2)渗碳钢塑料模的热处理 为使塑料模中的各成型件及其他摩擦件具有高的韧性、硬度及耐磨性， 一般选用渗碳钢制造，并对其进行渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。 (3)时效硬化钢塑料模的热处理特点 时效硬化钢的热处理工艺的基本工序分两步：首先进行固溶处理，即把钢加热至高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织；第二步进行时效处理，利用时效强化达到所要求的力学性能。,第三节 塑料模具的选材及热处理工艺,(4)预硬钢塑料模的热处理特点 预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。 3.塑料模具的表面处理 塑料模具镀铬是一种应用最多的表面处理方法，
