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　　------應(yīng)用在五金沖壓成型模具

 

　　五金沖要模具對(duì)所用工具鋼的性能要求如下:

　　1. 耐磨性;

　　2. 沖擊韌性;

　　3. 抗壓強(qiáng)度;

　　4. 尺寸穩(wěn)定性;

　　5. 表面硬度;

　　國(guó)內(nèi)常用的冷沖模具鋼主要為: 國(guó)產(chǎn)的Cr12MoV,Cr12Mo1V1 ,國(guó)產(chǎn)DC53;進(jìn)口的SKD11, DC53, D2 等材料. 相比較傳統(tǒng)的冷作工具鋼,瑞典的SSAB集團(tuán)所生產(chǎn)的Toolox產(chǎn)品,應(yīng)用在五金沖壓模具方面有一些比較獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn),主要從五金沖壓成型模具所需要的性能,和傳統(tǒng)的冷作工具鋼做一些對(duì)比.

　　1.耐磨性:

　　應(yīng)用在五金沖壓模具方面,磨損主要存在兩種形式: 磨粒磨損和粘著磨損.

　　1) 磨粒磨損: 由外界硬質(zhì)顆?；蛴脖砻娴奈⒎逶谀Σ粮睂?duì)偶表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引起表面擦傷與表面材料脫落的現(xiàn)象，稱為磨粒磨損。其特征是在摩擦副對(duì)偶表面沿滑動(dòng)方向形成劃痕磨粒磨損對(duì)材料本身的硬度以及成分有很大的關(guān)系,Toolox44由于成分的特殊性,以及硬度HRC45-48的范圍,抗磨粒磨損的性能相對(duì)比較弱一些.但是在抗粘著磨損方面效果非常好.

　　2) 粘著磨損: 粘著磨損又稱咬合磨損，它是指滑動(dòng)摩擦?xí)r摩擦接觸面局部發(fā)生金屬粘著，在隨后相對(duì)滑動(dòng)中粘著處被破壞，有金屬屑粒從零件表面被拉拽下來(lái)或零件表面被擦傷的一種磨損形式。避免粘著磨損的方法:選擇合適有較好韌性,表面粗糙度小的材料,采用表面處理(氮化或者涂層),限制摩擦表面溫度等措施.Toolox44的抗粘著磨損效果好.

　　2.韌性: Toolox44 典型值30J,出廠所有鋼板經(jīng)過(guò)檢測(cè)確認(rèn)

　　SKD11 系列, 約5J左右,需要經(jīng)過(guò)淬火+回火,不能保證

　　DC53, 約10 J左右,需要經(jīng)過(guò)淬火+回火,不能保證

　　3.抗壓屈服強(qiáng)度(20攝氏度):

　　Toolox44, HRC 45, 1300MPa

　　SKD11, XW-42, HRC 62, 2200MPa

　　HRC 60, 2150MPa

　　HRC 55, 1900MPa

　　HRC 50, 1650MPa

　　DC53,瑞典88, HRC 62, 2500MPa

　　HRC 60, 2350MPa

　　HRC 55, 2050MPa

　　HRC 50, 1700MPa

　　從屈服強(qiáng)度來(lái)看,Toolox44 由于硬度比較低,相對(duì)的屈服強(qiáng)度也比較小,因此Toolox44材料就不太適合高速?zèng)_以及過(guò)大的沖擊壓力條件下工作的模具.

　　4.尺寸穩(wěn)定性:

　　主要是指材料經(jīng)過(guò)淬火+回火后,由材料內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的變形,以及因?yàn)闄C(jī)械加工導(dǎo)致的尺寸變形. 這和熱處理后殘留奧氏體的含量以及碳化物析出面積比例有關(guān),殘留奧氏體和碳化物析出所占面積比例越小,尺寸穩(wěn)定性越好.殘余奧氏體隨著時(shí)間的推移,會(huì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,而馬氏體的體積大于奧氏體,因此,殘留奧氏體和碳化物析出越多,產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越大,也就更加容易產(chǎn)生變形.

　　Toolox系列材料碳化物析出和殘留奧氏體面積比例僅為6.4%左右,而通常XW-42和D53由于產(chǎn)地和熱處理?xiàng)l件和技術(shù)的不同,會(huì)有很大的不確定性.

　　一般進(jìn)口,日立,大同等公司專業(yè)的熱處理?xiàng)l件下,

　　SKD11,DC 53 ,1020-1040, 低溫回火170-200,HRC60-62, 殘留奧氏體 20%-25%左右

　　高溫回火500攝氏度, HRC58-60殘留奧氏體10-15%左右,

　　Toolox系列的材料的尺寸穩(wěn)定性:4000mm長(zhǎng)度內(nèi),變形量0.1mm.

　　5.表面硬度:

　　Toolox系列的材料非常適合表面處理,很多模具需要材料的綜合力學(xué)性能,即基體的高強(qiáng)度和表面的高硬度高耐磨性相結(jié)合的綜合性能,而Toolox材料的表面處理能力,能很好地解決這個(gè)問題.

　　由于Toolox材料的成分設(shè)計(jì),氮化層和基體結(jié)合非常緊密,通常模具鋼的氮化層都會(huì)產(chǎn)生細(xì)微裂紋,如果微裂紋連接起來(lái),容易造成氮化層剝落,Toolox材料有非常優(yōu)異的韌性,不會(huì)產(chǎn)生氮化層剝落的問題.Toolox44可以表面氮化到HV850(約HRC65左右).建議氮化溫度:510-530度.

　　DC53和SKD11,Cr 12MoV系列的材料表面氮化性能不好.

　　由于Toolox44材料氮化后,表面硬度比較高,所以模具表面的拉傷等現(xiàn)象大大減少,使得產(chǎn)品品質(zhì)更加優(yōu)良.

　　6.抗回火性能:

　　由于Toolox系列的材料,經(jīng)過(guò)高溫約640度左右回火,因此抗回火性能優(yōu)異.

　　結(jié)論:

　　1. 針對(duì)大尺寸的,五金沖壓成型模具來(lái)說(shuō),Toolox系列材料,尤其是Toolox44材料對(duì)比目前市場(chǎng)上通用的冷作工具鋼SKD11/XW-42/DC53,具有很多優(yōu)勢(shì),也存在不足.

　　2. Toolox44具有如下優(yōu)勢(shì):

　　1) 尺寸穩(wěn)定性好;

　　2) 韌性好;

　　3) 表面處理性能好,可以得到很高的表面硬度;

　　4) 抗粘著磨損性能好.

　　5) 由于Toolox44是預(yù)硬度鋼,無(wú)需熱處理,因此省去了熱處理時(shí)間,不需要再次熱處理,也降低了熱處理帶來(lái)的各種風(fēng)險(xiǎn),大大降低模具制造商的綜合成本.

　　3. Toolox44作為沖壓模具用鋼的劣勢(shì):

　　1) 硬度比較低,抗磨粒磨損的能力比較差,不適合高速薄片沖壓;

　　2) 屈服強(qiáng)度相對(duì)比較低,不太適合高壓力的沖壓模具

　　4. Toolox44由于具備良好的韌性,尺寸穩(wěn)定性,以及低應(yīng)力,良好的表面處理等性能,是對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求高,韌性好,表面硬度高的大尺寸較厚板的沖壓成形模具。