模具材料概述概要完整版

1、 2.1 模具的分类模具的分类 模具的分类模具的分类 根据成型材料、成形工艺和成型设备的不同，模 具分类如下图： http:/ 根据服役条件的不同，模具分类如下： 模具 冷作模具 热作模具 塑料模 其他模具 返回 http:/ 2.2 模具的服役条件及失效形式模具的服役条件及失效形式 一般情况下，模具的服役条件与安装模具的机床 类型、吨位、精度、成形次数、生产效率、被加 工件大小、尺寸、材质、变形抗力以及工件加热 条件、锻造成形温度、冷却润滑条件等等都有关 系，因而模具的服役条件会有很大的不同。显然 不同种类的模具，由于工作条件的不同，它们在 服役中发生失效的形式和特点也将各不相同。 了解模具

2、的服役条件，对正确选用模具材料及热 处理工艺相当重要。既是对模具进行失效分析的 前提，又是提高模具的必备条件。 http:/ 一、冷作模具的服役条件及失效形式服役条件及失效形式 冷作模具是指在常温下对材料进行压力加工或其他 加工所使用的模具。 冷作模具 冷冲裁模 冷拉深模 冷挤压模 冷镦模 冷作模具都是在常温下对工件材料施力，使其产生 分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的成品或半 成品件。 http:/ 冷冲模具工作对象是金属或非金属板材依靠冷冲模 具的刃口完成冷冲压加工中的分离工序。 1.冷冲裁模课件2动画-落料冲孔复 合模.swf 冷冲模具的主要工作部位凸模（冲头）和凹模的刃 口，靠它们对

3、板料施加压力，使其产生弹性变形、 塑性变形和分离过程。 冷冲模具的最常见的失效形式是模具刃口的磨损， 厚板冲裁模还会塑性变形、断裂或崩刃。 凸模（冲头）承受压力同时还要承受冲击力、剪切 力和弯曲力的作用。凹模的刃口端面和侧面承受挤 压和摩擦力的作用。 http:/ 模具局部断裂示意图 返回 http:/ 模具的塑性变形 冲头弯曲 冲头镦粗 凹模模口胀大 返回 http:/ 2.冷拉深模课件2铝煲冲压.ram 依靠模具使金属坯料产生塑性变形而获得 一定尺寸、形状的产品 最常见的失效形式是磨损，有时还会产生咬合、 擦伤、变形等失效形式。 承受的冲击力不大，受到摩擦力十分强烈。凸模承 受压力和摩擦力

4、；凹模承受径向张力和摩擦力的作 用。 http:/ 3.冷镦模 在冲击力的作用将金属棒状坯料镦成一定尺寸、 形状的产品。 最常见的失效形式是磨损失效和疲劳断裂失效。 在室温条件下工作，塑性变形大，工作环境差，凸 模承受巨大的冲击力和摩擦力；凹模承受胀力和摩 擦力的作用。 http:/ 4.冷挤压模幻灯片 11 依靠模具使金属坯料在强大而均匀的近似静挤压 力的作用下，产生塑性变形流动而形成产品 主要的失效形式是磨损失效、 塑性变形失效、凸模折断失 效、疲劳断裂失效及纵向开 裂失效，有时还会产生胀裂 失效。 在进行冷挤压加工时，模具承受强大的挤压力（如 正挤压钢材时，挤压力约为20002500MP

5、a），同 时产生很大的摩擦力，由于摩擦和变形，模具的局 部表面温度可达400以上。此外由于金属坯料不平 整，凸模和凹模之间的间隙不均匀和中心线不一致， 还会使的偏载或横向弯曲载荷。 http:/ http:/ 二、热作模具的服役条件及失效形式服役条件及失效形式 锤锻模在服役时不仅要承受冲击力和摩擦力的作用， 还要承受很大的压应力、拉应力和弯曲应力的作用， 同时受到交替的加热和冷却的作用。 热作模具 锤锻模 压力机锻模 热挤压模 热冲裁模 压铸模 热作模具是指将金属坯料加热到再结晶温度以上进 行压力加工的模具。 主要的失效形式是磨损失效、塑性变形失效、 断裂失效、冷热疲劳、断裂失效等。 http

6、:/ 热挤压模课件2管材挤出成型.gif 热挤压模工作时，承受压缩应力和弯曲应力，脱模时 承受一定的拉应力，受热温度较高，如在挤压铜合金 和结构钢时，模具型腔的温度可达600800，后 还要进行冷却。 热挤压模是使被加热金属坯料在高温压力下成形成形 主要的失效形式是磨损失效、塑性变形失效、 断裂失效、冷热疲劳断裂失效及模具型表面的 氧化失效等。 http:/ 压铸模具的型腔表面要承受液态金属的压 力、冲刷、侵蚀和高温作用，每次压铸件 脱模后还要对模具的型腔表面进行冷却和 润滑，而使模具承受急冷、急热作用； 热作模具工作时既承受机械载荷，又承受热载 荷，且在循环状态下工作。 压铸模 主要的失效形

7、式是磨损失效、粘模失效、侵蚀 失效、冷热疲劳等。 http:/ 三、塑料模的服役条件及失效形式服役条件及失效形式 塑料模是用于成型塑料制品的模具。 塑料模 注射模 压缩模 挤出模 气动成型模 塑料模按成型固化不同可分为： 压注模 根据成型方法的不同，塑料模可分为： 塑料模 热固性成型塑料模 热塑性成型塑料模 http:/ 热固性塑料模工作温度为150250，工作压力约为 20008000MPa，物料以固体粉末状态或预制坯料状 态进入模具型腔。受力大、易磨损、受热、有时腐蚀。 热塑性塑料模工作温度为150250，工作压力约为 20006000MPa，物料以粘流状态进入模具型腔。受 压、易磨损、受

8、热、有时腐蚀，但不严重。 主要的失效形式是磨损失效、腐蚀失效、塑性 变形失效、断裂失效、疲劳失效及热疲劳失效 等。 http:/ 2.3模具的使用寿命及其影响因模具的使用寿命及其影响因 素素 模具的使用寿命 模具的结构设计 模具的服役条件 影响模具寿命的因素 影响模具寿 命的因素 模具的材料 模具的热处理与表面强化 模具的制造工艺 http:/ 一、模具材料对使用寿命的影响 1、材料的类别 某螺栓冷镦凹模，原用Cr12钢制作，工作中常出现早期 劈裂，寿命仅12千件。先采用增加壁厚，增到40mm 也无多大收获。后改用T8A并采用喷水激冷薄壳淬火， 有效克服了早期劈裂现象，寿命高达2万件以上。 C

9、r12 钢具有高的抗压强度和耐磨性，但塑性、韧性很差，抗 拉强度和疲劳强度较低，而T8A相对地韧性较高，经处 理后硬度也较高。 材料的类别不同，其性能存在差异，直接 决定了它的使用范围、安全可靠性和使用 寿命；不同材料制成的模具，其使用性能 和寿命差别很大。 某冲裁模，选用9Mn2V钢时，寿命为五万余次。选用 Cr12MoV钢时，寿命高达40多万次。 http:/ 应合理选择模具材料 http:/ 2、硬度 T8A钢制铆钉模的工作硬度与寿命的关系 工作硬度工作寿命 5556HRC几十至几百件崩裂 5354HRC500至700件崩裂 5153HRC7000件 4749HRC3000件左右 模具零

10、件硬度的高低，对模具的使用寿命影响 很大，但并不是硬度越高越好，应根据具体的 服役条件及主要失效形式确定硬度的范围及各 零件间硬度的匹配。 http:/ 冶金质量缺陷往往容易造成淬火开裂或模具的早 期，主要出现在大、中型截面模具（如锤锻模、 大型覆盖件的模具）以及碳和合金元素含量高的 模具钢（如Cr2、CrWMn、3 Cr2 W8V、 Cr12 、 Cr12MoV、W18 Cr24V）。 3、冶金质量 非金属夹杂物强度低、脆性大，与基体的性能有很大的差 异，可视为钢中的类裂纹缺陷，降低疲劳强度和韧性。 冶金质量缺陷具体表现在非金属夹杂物、 碳化物偏析、中心疏松和白点。 碳化物在结晶过程中常呈不均匀结晶或析出，形成大块状、 网状或带状偏析，会明显降低塑性、韧性、断裂抗力及其 它力学性能。还影响加工和热处理性能。 大截面模具中，易存在中心疏松和白点，在锻造毛坯、淬火时容易 开裂以及在服役中发生脆断或凹陷。 http:/ 二、模具的热处理与表面强化对使 用寿命的影响 通过预先热处理，改善模具材料的组织结 构，清除金属坯料的内部组织缺陷，改善 材料的切削加工性，提高模具的承载能力。 通过最终热处理，获得所需的使用性能。 通过表面强化，改善模具表面特性，获得硬 度、耐磨性、韧性、抗疲劳强度等性能指标 的良好配合，满足“外硬里韧”的性能要求。 http:/ 可见：模具的寿命与类型及服