一、模具工作条件的要求。
1、经磨。
毛坯在型腔中塑性变性时,沿型腔表面流动和滑动,使型腔表面和坯料之间产生剧烈摩擦,造成模具磨损而失效。因此,该材料的经磨性是模具基本而重要的性能之一。
影响经磨性能的主要因素是硬度。一般说来,模具零件的硬度越高,磨损量就越小,经磨性就越好。此外,材料中碳化物的种类、数量、形态、大小和分布也有一些关系。
2、韧性强。
大多数模具的工作环境都是非常恶劣的,一些模具经常承受很大的冲击载荷,从而导致脆性断裂。为了防止模具零件在工作时突然脆断,要求模具具有高强度和高韧性。
铸型韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度和组织状态。
3、疲劳断裂特性。
在模具加工过程中,在循环应力的作用下,常常会导致疲劳断裂。它具有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸断裂接触疲劳断裂和弯曲疲劳断裂。
疲劳断裂性能主要取决于模具的强度、韧性、硬度和材料中夹杂物含量。
4、高温性质。
工作温度过高时,模具的硬度和强度都会降低,导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。模具材料应具有较高的抗回火稳定性,以确保模具在工作温度下具有较高的硬度和强度。
5、抗冷、热疲劳。
有的模具在工作过程中反复受热和冷却,使型腔表面受到拉力、压力变应力的作用,造成表面龟裂、剥落,增大摩擦力,阻碍塑性变形,降低尺寸精度,造成模具失效。冷、热疲劳是热作模具失效的主要形式之一,模具应具有较高的抗冷、热疲劳性能。
6、耐腐蚀。
有的模具如塑料模具在工作时,由于塑料中含有氯、氟等元素,受热分解析出HCI、HF等强腐蚀气体,侵蚀模具型腔的表面,增加表面粗糙度,加剧磨损失效。
二、模具工艺性能要求。
制造模具一般都要经过锻造、切削、热处理等多道工序。为了确保模具的制造质量,降低生产成本,其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬透性、磨削性;还应具有较低的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。
1、可锻性。
其热锻变形能力小,塑性好,锻造温度范围宽,锻裂冷裂、网状碳化物倾向低。
2、退火的工艺性。
球化退火温度范围宽,退火硬度低,波动范围小,球化率高。
3、切削的加工性能。
高切削用量,降低刀具损耗,加工表面粗糙度低。
4、氧化和脱碳的敏感性。
耐氧化剂在高温下有良好的经磨性,脱碳速度慢,对加热介质不敏感,容易产生麻点。
5、淬硬。
硬化后表面硬度均匀,硬度高。
6、淬透性。
硬化后可获得较深的淬硬层,淬火时采用缓冷介质淬硬。
7、淬火变形开裂倾向。
普通淬火体积变化小,翘曲,畸变轻,异常变形倾向低。对淬火温度和工件形状不敏感,对常规淬火开裂敏感。
8、可研磨性。
砂轮相对损耗小,无烧伤上限磨削用量大,对砂轮质量和冷却条件不敏感,不易产生磨伤和磨削裂纹。
三、模具的经济要求。
对于模具材料的选择,要考虑经济性的原则,尽量降低制造成本。所以,在满足使用性能的前提下,首先选择价格较低的钢,能用碳钢就不用合金钢,能用Image生产材料就不用进口材料。此外,选材时还应考虑市场的生产与供应情况,选择的钢种应尽可能少而集中,易于购买。