《模具鋼介紹及選材》課件

模具鋼介紹及選材模具制造是一項(xiàng)關(guān)鍵的工藝,需要精選合適的鋼材。本課程將介紹不同類型的模具鋼,以及如何根據(jù)生產(chǎn)要求選擇最佳的材料。RY課程大綱模具鋼介紹了解什么是模具鋼，它的特點(diǎn)和分類。模具鋼選材根據(jù)模具使用環(huán)境、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素選擇合適的模具鋼。模具鋼熱處理介紹模具鋼的主要熱處理工藝及其對(duì)性能的影響。選材案例分析分析不同類型模具鋼的選材實(shí)例，深入理解選材考慮因素。什么是模具鋼？定義模具鋼是制造模具所用的一種具有特殊性能的合金鋼材料。它需要具備優(yōu)越的強(qiáng)度、韌性、耐磨性等性能。用途模具鋼廣泛應(yīng)用于壓鑄、塑料注塑、橡膠制品等制造領(lǐng)域,制造各種精密模具。要求與普通鋼材不同,模具鋼需要具備特殊的化學(xué)成分和優(yōu)良的熱處理性能。模具鋼的特點(diǎn)耐高溫模具鋼必須能夠在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,保持良好的硬度和強(qiáng)度。耐磨損模具在成型過程中會(huì)承受劇烈的摩擦和磨損,模具鋼需具有出色的耐磨性?？篃崞谀＞邥?huì)經(jīng)歷反復(fù)的熱循環(huán),模具鋼必須具有很好的抗熱疲勞性能。加工性好模具鋼需要易于切削、銑削和拋光,以滿足模具的精密加工要求。模具鋼的分類碳素鋼模具鋼碳素鋼模具鋼具有良好的加工性、熱處理性能以及耐磨性,常用于制造壓力小、簡(jiǎn)單構(gòu)造的模具。合金鋼模具鋼通過合金元素的添加,合金鋼模具鋼具有更高的強(qiáng)度、韌性和耐熱性,適用于制造大型、復(fù)雜的模具。冷作模具鋼冷作模具鋼耐磨性強(qiáng)、硬度高,主要用于制造塑料、橡膠等材料的模具。熱作模具鋼熱作模具鋼可承受高溫、高壓力,適用于制造金屬壓鑄、鍛造等高溫模具。碳素鋼模具鋼1基本特性碳素鋼模具鋼含碳量較低,一般在0.1%~1.0%之間。成分簡(jiǎn)單,易于加工和熱處理。2典型應(yīng)用應(yīng)用于制造一些簡(jiǎn)單的塑料、壓鑄和橡膠模具,如注塑機(jī)芯模、壓鑄模等。3力學(xué)性能碳素鋼模具鋼抗壓強(qiáng)度、硬度和耐磨性較低,使用壽命一般較短。4經(jīng)濟(jì)性相比合金鋼,碳素鋼更便宜,但性能也稍遜一籌。適合成本敏感的場(chǎng)景。合金鋼模具鋼成分復(fù)雜合金鋼模具鋼的成分更為復(fù)雜,通常包含大量合金元素,如Cr、Ni、Mo等,賦予它們更優(yōu)異的綜合性能。耐磨性強(qiáng)合金鋼模具鋼具有出色的耐磨性,可以在高溫和高壓下長(zhǎng)期使用,延長(zhǎng)模具使用壽命。熱處理性能佳合金鋼模具鋼經(jīng)過恰當(dāng)?shù)臒崽幚砗?可以獲得更高的硬度和強(qiáng)度,提高模具的整體性能。冷作模具鋼冷作模具鋼的加工冷作模具鋼主要用于制造各種冷沖壓模具、沖壓模具和冷擠壓模具等。其加工方式包括切削、銑削、鉆孔、鏜孔等。冷作模具鋼的性能冷作模具鋼一般具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性,能夠承受高壓力和反復(fù)沖擊。同時(shí)還具有良好的拋光性、熱處理性和尺寸穩(wěn)定性。冷作模具鋼的主要牌號(hào)常見的冷作模具鋼牌號(hào)有：1.2080、1.2379、1.2738等,這些牌號(hào)的鋼材具有不同的性能特點(diǎn)和適用范圍。熱作模具鋼耐高溫性能熱作模具鋼須具備優(yōu)良的耐高溫性能,以應(yīng)對(duì)高溫成型過程中的苛刻環(huán)境。耐磨損性能熱作模具在高溫、高壓下工作,需要有出色的耐磨損性能以延長(zhǎng)使用壽命。韌性要求熱作模具鋼需要有較高的韌性,防止在高溫條件下出現(xiàn)裂紋或破壞。良好的熱處理性能熱作模具鋼在使用前需經(jīng)過復(fù)雜的熱處理工藝,以獲得理想的性能。塑料模具鋼耐磨性強(qiáng)塑料模具鋼具有出色的耐磨性和剛性,可以承受高壓和高溫的苛刻工作環(huán)境。表面光潔度高經(jīng)過精密加工和熱處理,塑料模具鋼的表面可以達(dá)到鏡面級(jí)的光潔度?？箾_擊性好塑料模具需要經(jīng)受高度的機(jī)械沖擊,塑料模具鋼能夠有效承擔(dān)這些壓力。良好的拋光性塑料模具鋼可以進(jìn)行精細(xì)拋光,從而提高模具表面的光澤效果。橡膠模具鋼耐磨性強(qiáng)橡膠模具需要使用耐磨性優(yōu)秀的特殊鋼材,以承受模具在高壓高溫下的反復(fù)操作。高韌性橡膠模具經(jīng)常承受沖擊和變形,需要材料具有高韌性以防止斷裂。良好的拋光性橡膠產(chǎn)品表面光潔度要求高,需要使用能夠達(dá)到良好拋光效果的模具鋼。優(yōu)異的熱處理性能橡膠模具在成型過程中會(huì)經(jīng)歷高溫,模具鋼需要經(jīng)過特殊的熱處理工藝。模具鋼的力學(xué)性能1400抗拉強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)合金模具鋼抗拉強(qiáng)度可達(dá)1400MPa以上64硬度合金模具鋼的硬度可達(dá)64HRC以上3彎曲強(qiáng)度合金模具鋼彎曲強(qiáng)度可高達(dá)3000MPa高性能模具鋼具有出色的抗拉強(qiáng)度、硬度和彎曲強(qiáng)度,能夠承受高應(yīng)力和磨損。這些特性確保了模具在高速、高壓環(huán)境下長(zhǎng)期使用的性能和壽命。模具鋼的熱處理1正火處理提高組織均勻性2退火處理降低硬度，增加韌性3淬火處理顯著提高硬度和強(qiáng)度4回火處理降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性模具鋼的熱處理是確保其使用壽命和性能的關(guān)鍵步驟。通過正火、退火、淬火和回火等不同的熱處理工藝，可以有效地調(diào)節(jié)模具鋼的硬度、強(qiáng)度和韌性，以滿足不同模具應(yīng)用的需求。合理選擇熱處理工藝對(duì)于延長(zhǎng)模具使用壽命至關(guān)重要。正火處理1目的正火處理主要目的是消除模具鋼內(nèi)部的應(yīng)力,提高加工性和尺寸穩(wěn)定性。2溫度正火溫度通常介于650°C至850°C之間,具體溫度視合金元素含量而定。3時(shí)間正火處理時(shí)間根據(jù)模具鋼厚度不同而有所不同,通常范圍在1-3小時(shí)。4冷卻正火處理完成后,模具鋼需要在爐中緩慢冷卻,以防止產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力。退火處理溫度控制退火過程中需要嚴(yán)格控制溫度，確保模具鋼結(jié)構(gòu)徹底轉(zhuǎn)變。熔體性能退火后的模具鋼變得更加柔軟、易切削，從而提高成型效率。時(shí)間控制退火處理需要足夠長(zhǎng)的時(shí)間,確保鋼材內(nèi)部應(yīng)力完全釋放。淬火處理淬火過程淬火是通過快速加熱至奧氏體化溫度,然后立即冷卻的熱處理工藝。這可以有效增強(qiáng)金屬的硬度和耐磨性。淬火后的組織淬火后,金屬內(nèi)部形成具有高硬度的馬氏體組織,大幅提高了材料的強(qiáng)度和硬度。淬火工藝參數(shù)淬火過程中,要嚴(yán)格控制加熱溫度、冷卻速度等關(guān)鍵參數(shù),確保獲得理想的金屬組織結(jié)構(gòu)?；鼗鹛幚砟康幕鼗鹛幚硎菫榱私档弯摬牡挠捕群蛷?qiáng)度,增加其韌性和沖擊強(qiáng)度。溫度控制回火溫度根據(jù)所需性能而定,通常在200-700℃之間。溫度過高會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降過快。時(shí)間控制回火時(shí)間一般為半小時(shí)至數(shù)小時(shí)不等,根據(jù)零件尺寸和材料厚度而定。模具鋼選材的考慮因素使用環(huán)境選擇模具鋼時(shí)需考慮模具在生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、磨損等環(huán)境因素，以確保材料能經(jīng)受住嚴(yán)苛的工作條件。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、截面尺寸等對(duì)材料選擇有重要影響，需權(quán)衡材料性能與加工成本。加工工藝模具在制造過程中涉及的機(jī)械加工、熱處理等工藝對(duì)材料選擇有特殊要求，需考慮工藝對(duì)材料性能的影響。使用壽命選用適當(dāng)?shù)哪＞咪摽纱蠓岣吣＞叩氖褂脡勖?，降低生產(chǎn)成本。模具使用環(huán)境模具材料模具材料必須符合加工工藝和使用環(huán)境的要求,例如耐高溫、耐壓力、耐腐蝕等。模具溫度模具在使用過程中會(huì)受到高溫、冷卻等環(huán)境影響,必須選用適當(dāng)?shù)牟牧虾蜔崽幚砉に?。工作壓力模具在成型過程中會(huì)承受較大的壓力,必須選用耐壓強(qiáng)度和硬度高的材料?；瘜W(xué)環(huán)境模具在使用中可能接觸到各種化學(xué)品,因此材料的耐腐蝕性是重要考慮因素。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理念模具設(shè)計(jì)需要以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能和制造工藝為出發(fā)點(diǎn)，將各種因素納入考慮。結(jié)構(gòu)要素模具結(jié)構(gòu)包括蓋板、底板、滑塊、導(dǎo)柱導(dǎo)套、彈簧等基本部件。材料選擇合理選擇模具材料是確保模具使用壽命和加工質(zhì)量的關(guān)鍵。尺寸公差精確的尺寸公差控制是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。模具加工工藝機(jī)械加工常見的模具加工工藝包括車削、銑削、鉆孔等,可以精確地控制模具的幾何尺寸和表面質(zhì)量。電火花加工電火花加工可用于加工復(fù)雜形狀的模具零件,特別適用于加工硬質(zhì)金屬材料。電化學(xué)加工利用電化學(xué)反應(yīng),能夠精確加工出復(fù)雜形狀的模具零件,滿足對(duì)光潔度和精度的要求。拋光打磨通過拋光打磨工藝,可以進(jìn)一步提高模具表面的光潔度和平整度,確保模具具有優(yōu)良的成型效果。模具尺寸模具尺寸多樣模具尺寸因所制造產(chǎn)品的大小和復(fù)雜程度而有很大差異。從小型化的精密模具到大型模具都有各自的應(yīng)用場(chǎng)景。模具尺寸精度要求高模具的制造精度直接關(guān)系到所成型產(chǎn)品的質(zhì)量。通常要求模具的尺寸誤差在0.01mm以內(nèi),有時(shí)需要更高的精度。模具尺寸設(shè)計(jì)可拆卸模具通常由多個(gè)零件組成,設(shè)計(jì)時(shí)考慮可拆卸性有利于模具的加工和維修保養(yǎng)。模具工作溫度1工藝溫度模具在制作過程中需要承受高溫,通常會(huì)在200-400°C的范圍內(nèi)。2使用溫度模具在注塑或壓鑄等成型工藝中,被注入的液態(tài)材料溫度也會(huì)很高。3冷卻溫度模具在注塑或壓鑄后需要快速冷卻,溫度會(huì)在50-150°C范圍內(nèi)。4環(huán)境溫度模具在加工和使用過程中還會(huì)受到環(huán)境溫度的影響。模具使用壽命模具的使用壽命取決于其材料性能和制造質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)的模具鋼和精密的制造工藝能大大提高模具的使用壽命。合理的維護(hù)和保養(yǎng)也是延長(zhǎng)模具使用壽命的關(guān)鍵。定期檢查、清洗和潤(rùn)滑可以最大限度地減少磨損和損壞。模具的使用環(huán)境也會(huì)影響其使用壽命。溫度、壓力和化學(xué)腐蝕等因素都會(huì)加速模具的老化和損壞。選用合適的模具材料很關(guān)鍵。經(jīng)濟(jì)因素1成本控制選擇合適的模具鋼可以幫助控制生產(chǎn)成本,如材料成本、加工成本等。2價(jià)格因素模具鋼價(jià)格差異較大,應(yīng)平衡性價(jià)比,選擇質(zhì)量和價(jià)格都合適的材料。3使用壽命選擇適當(dāng)?shù)哪＞咪摽梢蕴岣吣＞呤褂脡勖?減少維修和更換的頻率。4投資收益在滿足性能要求的前提下,應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的模具鋼,提高投資回報(bào)率。熱作模具鋼的選材案例1高溫強(qiáng)度需耐高溫穩(wěn)定性好2耐磨性承受高應(yīng)力摩擦3熱穩(wěn)定性抗熱變形和開裂4高熱導(dǎo)性快速傳熱降溫?zé)嶙髂＞咪撔枰邆涓邷貜?qiáng)度、耐磨性、熱穩(wěn)定性和良好熱導(dǎo)性等特點(diǎn)。一個(gè)典型的熱作模具鋼選材案例是用于制造金屬壓鑄模具。這種模具需經(jīng)受高溫高壓下長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)操作,因此選用鉻鉬釩合金鋼作為優(yōu)質(zhì)材料。冷作模具鋼的選材案例選擇高碳鋼冷作模具通常使用高碳鋼制造,如1.2080、1.2379等,具有高硬度和耐磨性,適合用于壓鑄、沖壓等過程。優(yōu)化熱處理采用淬火和回火處理,以達(dá)到最佳的機(jī)械性能和使用壽命?？刂坪美鋮s速度和回火溫度很關(guān)鍵。考慮表面處理在需要提高耐磨性的區(qū)域,可以采用滲碳、氮化或鍍鉻等表面處理工藝,進(jìn)一步增強(qiáng)模具的使用壽命。塑料模具鋼的選材案例1耐磨性塑料模具需要承受高壓力和頻繁的開閉動(dòng)作,因此需選用耐磨損和抗缺口的合金工具鋼,如P20、NAK80等。2熱處理性能由于塑料模具需要進(jìn)行多次加熱成型,所以選用熱處理性能優(yōu)良的模具鋼很重要,如35CrMo、H13等。3加工性能塑料模具制造通常需要復(fù)雜的加工,因此選用切削性能良好的鋼種很關(guān)鍵,如2Cr13、Cr12MoV等。總結(jié)鋼種選擇根據(jù)模具的使用要求和