模具材料的选用及其性能优化
模具材料定选用及其性能优化
模具成型技术所具有的高效率、高一致性是其他成型工艺所不能比拟的，模具已成为现代工业生产关键的工艺装备，而模具材料及其先进制备技术又是完成高质量高寿命模具产品的最基础、最关键、最核心的保障，是推动先进净成型技术发展的重要支撑技术。由于对生产制备技术控制、材料选用合理性及配套改性技术研究不深入，使我国的模具制造水平提高缓慢，很难满足制造业的发展需求。
一、模具材料选用的基本原则
1、模具的工况要求
模具的工作温度、冷却方式和受力状态不同，对模具材料的性能要求也不尽相同。
（1）工作温度冷状态（室温）条件下工作的模具，应具有良好的耐磨性、强度、韧性、硬度及可加工性，通常选用冷作模具钢；高温状态下工作的模具，应选择合适的热作模具钢，它与炙热金属经常接触，型腔表面温度可达400~600℃，受到应力及金属剧烈流动的作用，材料表面容易剧烈磨损，因此它必须具有高的回火稳定性。此外，还应具有满足服役条件的力学性能、热稳定性、抗氧化性、抗疲劳性、耐热磨损和热熔损及良好的工艺性能；对于塑料制品加工，需选用专用塑料模具钢。
（2）冷却方式热作模具的使用寿命与冷却条件密切相关，若采用冷却方式、介质不当，模具容易失效，大大缩短使用寿命，如钨含量较高的热作模具，若采用喷水冷却，容易出现早期热疲劳开裂，应以油水雾和通水内冷为宜。采用冷却剂进行冷却的热作模具，反复受到冷热交替作用，极宜引起龟裂现象（即热疲劳）。因此，选用的热作模具钢必须具有良好的抗热疲劳的能力。
（3）受力状态模具（尤其是热作模具）在工作中承受压应力、拉应力、弯曲应力及冲击应力，还经历强烈摩擦，因此，选择的模具钢应具有强度和韧性的良好配合，同时还应有足够的硬度和耐磨性。锤锻模具比压力机模具受到更高的冲击应力，要求有较高的韧性，而压力机模具则要求有更高的抗热磨损性能。
2．模具的性能要求
各类模具钢的工作性能主要包括硬度、强度及韧性、耐磨性、疲劳性能、粘着性、抗腐蚀性和抗氧化性等。
模具种类很多，工作条件差别很大，对模具材料的性能要求也各不相同。没有任何一种材料可以同时保持多种性能的最佳状态。因此，模具材料选用时，常需协调这些性能，争取最佳的性能组合。突出主要性能，兼顾次要性能，达到材料性能与模具工作要求圆满匹配，获得最高的模具使用寿命。某些极端工况条件，往往对模具某一方面的性能有更苛刻的要求，这就要求模具材料有与之相适应的特殊性能，以保证较长的模具寿命和较高的产品质量。
总之，根据模具工作条件选用性能特点相匹配的模具材料，如冷作模具钢可选用耐磨性良好的高碳高合金材料，压铸模具具有注重热疲劳性能好的材料，连杆精锻模具要选择热强性高、耐磨性好的材料，避免在选用材料时出现原则性失误。
3．模具的寿命要求
模具材料的选用与所需要的模具寿命密切。如产品试制阶段的模具寿命就不作要求，只考虑产品成型的精度，因此，在选用材料时，只需要选择一般性的材料。而大批量的产品加工就要考虑选用较好的模具材料。模具寿命还与产品精度要求及复杂程度密切相关，因此在选材时应考虑相关因素合理安排模具材料的使用。
（1）产品批量大小实际选材时，应根据生产加工产品的批量大小和生产方式来选
材，小批量选择一般性的材料，大批量选择高性能的材料。
（2）产品精度要求产品精度要求高，模具精度要求相应提高，因此要获得理想的模具使用寿命，就必须选择综合性能良好的模具材料，如热精锻模具、冷精冲模具；低精度产品成型可选用一般性材料，如齿坯热成型、大型热锻件模具等。
（3）产品的复杂程度产品的复杂程度直接关系到模具结构的复杂程度。通常，结果复杂的模具比简单结构的模具对模具材料的要求高，尤其是大型、复杂模具的关键部件，因其工况条件相对恶劣，为满足生产需要，必须选择相对优质的材料来制造，如汽车发动机压铸模具、高速级进模具。
二、模具材料的实现保障
1．冶炼质量控制
（1）冶炼工艺控制不同的冶炼方法，对模具材料成分的影响也不同。通常采用的冶炼方法有电弧炉冶炼、电渣重熔、中频炉冶炼及炉外精炼等。
电弧炉冶炼采用的主要技术手段为“供氧、造渣、升温、加脱氧剂、合金化操作”。电弧炉冶炼热效率高，冶金过程容易控制，可以冶炼多种合金钢且设备简单、投产快。
电渣重熔过程中，金属的熔化、浇注和凝固在一个较纯净的环境中实现，减少了钢液的污染。由于有良好的动力学条件，电渣重熔过程中钢渣能进行充分接触，同时由于电磁力的搅拌作用，强化了冶金效应，促进了有害杂质和非金属夹杂物的去除。此外，电渣重熔冶炼方法所得钢锭组织均匀致密且表明粗糙度低。
中频炉重熔属间断熔炼，融化金属受到电磁力作用产生强烈搅拌，这是中频炉的一个重要特点，液态金属流动（搅拌）从熔池的中央开始，向线圈两端移动。由于金属受炉底和炉壁的约束，因而最终的运动总是向上，在炉池的顶部形成一个驼峰。
炉外精炼过程中，通过钢液搅拌可加速扩散，充分脱硫并去处夹杂。通过喂丝机向钢包内喂入脱硫、脱氧及微调成分的粉剂（如Ca-Si粉），或直接微入铝线。碳线等对钢液进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等充分的方法。它还具有清洁钢液、改善非金属夹杂物的功能。
（2）夹杂物控制导致夹杂物增多的原因很多，如脱氧、二次氧化、夹渣及化学反应。研究证实，钢包处理过程中，工模具钢中非金属夹杂主要来源于钢包釉面。因此，合理控制钢包使用次数与控制钢液温度、渣的成分、脱氧方式及搅拌条件等方面同等重要。把产生产品缺陷的夹杂物消灭在钢液进入结晶器之前。
二次精炼和连铸工艺操作是生产洁净钢的关键。在炼钢-精炼-连铸工艺流程生产洁净钢要控制好四点：转炉降低终点[O]熔，这是产生夹杂物的源头；精炼要促使原生的脱氧产物大量上浮；连铸要减轻或杜绝钢液二次氧化，防止生成新的夹杂物；防止再污染，浇铸过程要防止经炉外精炼的“干净”钢液受外来夹杂再污染。
（3）S、P含量控制当模具高温工作时，晶界上偏析出的FeS离异共晶熔点低，极易导致模具开裂（热脆现象）。此外，含硫量高的钢铸件在铸造应力作用下易产生热裂纹，焊接时产生SO2气体使焊缝产生气孔和疏松。磷一般固溶于钢中。具有很强的固溶强化作用，但带来的弊端就是剧烈降低钢的韧性，称为冷脆。此外，磷有严重的偏析倾向，且它在γ-Fe和α-Fe中扩散速度很小，很难通过热处理方式消除。
S、P是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中的杂质，生产中应注意精选炼钢所用矿石和燃料，严格控制S、P含量。对于S可通过向钢中加入适量的锰来防止热脆。因为加入锰后，MnS替代FeS存在于钢中，其熔点（1600℃）高于热加工温度，且在高温下有一定的塑性。工业生产中。一般控制锰含量为含硫量的5~10倍。
（4）有害气体元素含量控制钢中氮元素的有害作用，主要是通过淬火时效和应变时效造成的。可向钢中加入足够数量的铝，与氮结合成AlN，减弱或完全消除时效现象并起到细化晶粒的作用。
氢对钢的危害很大，容易引起氢脆和白点缺陷。必须从来源控制氢含量，一般钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含水蒸汽的炉气中吸入的；此外，在含氢的还原气氛中加热钢材、酸洗或电镀等，氢均可被钢件吸收，并扩散到钢中。
钢中氧化物夹杂的存在破坏钢的连续性，往往成为裂纹的起点。因此，对氧含量必须加以控制，可采用真空技术、电渣重熔、惰性气体净化和渣洗技术等手段。
2．锻造质量的控制
（1）锻造工艺控制模具钢模块的改锻处理，不仅可获得合适的尺寸规格，还可消除组织内带状炭化物偏析，提高力学性能。为获得良好的锻造效果，必须严格控制锻造工艺，合理选择始锻温度和终锻温度，而且锻造时采用“三镦三拔”的方法，以改善碳化物的不均匀性。根据钢材塑性差的特点，采取“轻-重-轻”方式操作，即始锻时轻锤快打，中间温度相对重打，接近终锻温度时又轻打的锻造方法，避免连续重锤。对于导热性差的钢材，锻造时加热、冷却均不易过快，以免引起开裂，锻成后应该放在干砂中冷却。采用上述改锻方法制造的模块，寿命可延长2~3倍。
（2）多向锻造控制为破碎一次碳化物和改善偏析及疏松，改善等向性能，国外常采用等向锻造、多向锻造工艺。采用多次多向镦拔工艺和必须的变形度，有利于消除组织内部带状组织，使碳化物充分破碎，均匀分布，起到弥散强化的效果，可使气孔、疏松焊合，提高材料致密度和力学性能，可有效减小模具钢的横向和纵向性能差异，更容易获得高等向性能的工件。采用多向锻造工艺，H13钢的横纵向性能可达80%以上，而传统工艺生产的仅为50%左右。采用多向锻造工艺，操作工程中应注意合理控制锻造温度、力度和各方向的锻造比，避免出现折叠开列等工艺质量问题。
（3）锻造比控制锻造比的大小影响金属的力学性能和锻件质量，增加锻造比有利于金属的组织与性能，模块内部孔隙被焊合，碳化物被击碎分布均匀，力学性能得到改善。但锻造比过大会出现纤维组织，使材料出现各向异性，横向力学性能急剧下降。
合理选择锻造比，不仅要考虑材料的成分、锻件的受力情况、零件的结构特点和钢锭的截面尺寸，还与锻件的成形过程、变形方式、冶炼方法密切相关。钢锭越大，合金含量越高，所需锻造比也相应加大。合金结构钢钢锭比碳素结构钢钢锭的铸造缺陷严重，所需锻造比要大些，制造模具时，通常需要增加镦粗工序。电渣钢的质量较好，所需锻造比可小些。当锻造受力方向与纤维方向不一致时，为避免明显的各向异性，可取锻造比为2.0~2.5；当锻造受力方向与纤维方向基本一致时，为提高纵向性能，可取锻造比为4或更高。
3、热处理技术控制
模具材料的性能是由材料成分和热处理后的组织所决定的。模具热处理包括锻后退火，粗加工后的回火，精加工后的淬火、回火，电火花或线切割后的低温去应力回火。只有冷热加工合理配合，才能保证良好的模具寿命。热处理技术控制的合理，将会时工件成分、组织趋于均匀，并获得均匀细小的晶粒，从而保证工件具有优良强韧性匹配。
（1）成分均匀化热处理对材料成分调整也至关重要。生产中常会出现因热处理不当造成模具表面脱碳、氧化、成分偏析等问题，直接影响模具材料整体性能。模具材料成分均匀，其各向异性程度将显著降低。否则，带来的直接影响时模具材料受力时，容易出现局部磨损或裂纹等早期失效问题。真空热处理技术所具备的特点（如防止加热氧化、脱碳、真空脱气或除气、消除氢脆），正时模具材料均匀化所迫切需要的。（2）组织均匀花材料组织均匀，其各向异性差异越小，不易出现组织内部应力集中问题。模具钢组织均匀化无疑更利于实现其高等向性能，尤其是对于大截面模具，组织均匀化更具有重要意义，将减小大截面模具表明与心部横向和纵向性能的差异，明显提高模具使用寿命。目前，国外采用真空二次精炼或电渣重熔、高温扩散退火合乎大锻造比的等向锻造工艺相结合的方式，力求获得高等向性能的模具。只有合理配置冶炼、热处理及锻造工艺，才能达到组织均匀化，实现高等向性能的目的。
（3）晶粒超细化由于晶粒强化的作用，金属的晶粒尺寸细小均匀，带来的直接效果是金属材料的强度、韧性和塑性的整体提升，因此，一般倾向于通过热处理工艺控制获得细小均匀的晶粒，使模具材料具有更
高的综合性能。对于冷作模具钢，晶粒超细化，会得到性能优异的效果，明显提升其使用寿命；对于热作模具钢，加工过程需经多次热处理，且其工作温度较高，需根据实际情况合理控制晶粒尺寸。因为晶粒越细，晶界也就越多，而晶界上原子排列的不规则，回导致晶格畸变，引起能量状态的升高，实际是一种不稳定的高能状态，随着温度升高，它有自发向更稳定的低能状态转化的趋势，因此一般优选组织更稳定的晶粒尺寸。
三、模具性能的提高方法
1、强韧化技术
（1）组织及晶粒细化著名的Hall-Petch公式表明，常温下，晶粒越细，屈服强度越高。
σs=σ0+Kd-1/2
式中σ0与K为常数；σ0表示晶内对变形的阻力，相当于单晶体金属的屈服强度；d为多晶体中各晶粒的平均直径。
晶粒细化且均匀时，不仅常温下强度较高，而且通常具有较好的塑性和韧性。晶粒越细，变形分散在更多的晶粒内进行，引起的应力集中相对较小，材料在断裂前能承受较大的变形量，故可以得到较大的伸长率和断面收缩率。因此，晶粒越细，晶界越曲折，越不利用裂纹传播，断裂过程中可吸收更多的能量，宏观上表现为较高的韧性。
为获得均匀细小的晶粒，必须采用合理的热处理方法。晶粒原始尺寸的大小也直接影响着加热后的晶粒度，一般原始晶粒尺寸均匀细小，相界的总面积大，奥氏体形核率大，则加热后晶粒的尺寸相对较小。但原始晶粒尺寸小，其晶粒长大倾向大，即过热敏感性增大，因此，热处理的加热温度和保温时间必须严格控制，不可加热温度过高或保温时间过长，以免引起晶粒粗大，宜采用快速加热、短时保温的工艺方法。生产中，常采取超快速加热及二次淬火的方法，因此过热度很大，奥氏体晶核不仅可以在铁素体和渗碳体相界面上形成，而且可以在铁素体内的亚晶界上形成，因此奥氏体成核列率很高，如果加热时间极短，奥氏体晶体来不及长大，可达到奥氏体晶粒超细化的效果。
（2）下贝氏体组织应用为充分发挥钢材潜力，常通过热处理来尽量增加板条马氏体的相对数量，以利用其强韧性高的特点。要获得马氏体组织，需要根据具体材料选择合理的淬火温度及较高的冷却速度，因钢种成分的差异和设备精度的限制，这样的热处理工艺难于制定和精确控制。此外，在钢的各种组织中马氏体的比容最大，钢淬火时更易产生淬火应力，导致变形或开裂。
下贝氏体形成于贝氏体转变区的较低温度范围，中、高碳钢为350℃~Ms之间。下贝氏体形中铁素体针细小、分布均匀，在铁素体内又沉淀，析出大量细小、弥散的碳化物，而且铁素体内还有过饱和的碳及较高密度的位错，因此下贝氏体具有良好的综合力学性能，强度高，韧性好，缺口敏感性和脆性转折温度都较低，具有板条马氏体类似的优点，又避免了马氏体更容易造成模具变形的缺点，特别是对于中小型模具，下贝氏体组织是一种理想的组织，生产中可通过等温淬火工艺获得。为改善模具钢强韧性，根据模具钢使用要求和破坏特征，特别是马氏体组织的模具材料易变形、开裂时，可优先考虑下贝氏体组织。
以下为下贝氏体组织应用的两个实例。
○1Cr12MoV钢制滚丝模等温淬火处理后，组织为下贝氏体+极少量回火马氏体+残留奥氏体+碳化物。处理后的模具硬度高，强韧性好，变形小，有利于控制模具内孔精度，同时显著提高模具使用寿命。经贝氏体等温淬火后的模具比常规热处理的模具使用寿命可提高4~5倍。
○23Cr2W8V钢制曲柄热成形模，在300吨摩擦压力机上使用时，每分钟冲压8~12件，模腔用油冷却。曲柄热锻模在按500℃和850℃两次预热、1080℃油淬、580~610℃两次回火的工艺处理时，硬度为45~48HRC，平均使用寿命为4500件左右，寿命较低。通过提高淬火温度，组织中增加了板条马氏体的数量，保持同等硬度的同时，模具寿命可提高到6500件左右。采用贝氏体等温淬火处理，模具硬度为45~47HRC，组织为马氏体+下贝氏体，模具平均使用寿命可提高到9000件，最高可达38000件，效果显著。其原因是在高强度马氏体上分布适量下贝氏体组织，可提高材料强韧性、断裂韧性和裂纹扩展能力。
（3）碳化物弥撒强化碳化物弥撒强化相弥撒强化的实质是利用弥撒的超细碳化物微粒阻碍位错的运动。模具材料中存在的MC、M6C、M7C3、 M23C6等类型的碳化物极大地影响模具的强韧性和抗热磨损性能。高碳钢中直径＞1μm的碳化物常是断裂时形成微裂纹的裂源。为此，对弥撒强化碳化物微粒有如下要求：碳化物微粒尺寸要尽可能小（0.01~0.05μm），微粒的间距要达到最佳程度（0.1~0.5μm），在基体中分布要均匀。利用高熔点的碳化物弥撒强化作用，可使模具材料在较高温度下仍保持良好的强化效果。碳化物弥撒强化相含量一般＜10%。
2．表面处理技术
（1）表面处理技术表面强化处理是指应用表面工程技术对模具表面进行改性或涂覆镀层的方法，其目的在于使工件整个或部分表面获得较高的力学性能和物理性能，而心部或其余部分仍具有良好的综合性能。目前，已在模具表面处理上应用的表面强化方法主要有三种类型（见附表）
模具表面强化处理方法及分类
通常金属材料的各方面性能不能兼顾，通过表面改性，一般可以达到模具钢表面具有良好的强度、硬度、耐磨性，而基体仍保持良好的韧性，从而使模具获得某种最佳的综合性能。
目前，冷作模具表面强化技术应用已卓有成效，而在热作模具的工作条件下，由于基体硬度低（一般＜53HRC），在急冷急热工作状况下，材料弹塑性变形大，模具型腔深且形状复杂，有别于冷作模具。解决表面强化层的塌陷和过早的产生热疲劳、剥落、热裂等问题，成为热作模具表面强化的技术关键。热作模具表面强化工艺，不追求过高的硬度，若能获得与基体有高结合强度及相近的膨胀系数和层深，且有一定的韧性和耐热强度高的强化层，就可在实际中获得有效的应用。
(2)表面自润滑技术该技术是通过在金属表面形成一层润滑膜，起到自润滑的效果，从而改善表面的弹韧性能。
采用表面改性技术的各种沉积方法将具有高硬度、高熔点、与基体结合能力强的TiC\TiN\VC等被覆在模具工作表面，当其厚度达到2~10μm时，可在工件与模具之间形成润滑膜，起到隔离和润滑的作用。这种方法应用于冲模可提高模具使用寿命4~10倍，应用于塑料模具也有明显的效果。
汽车模具材料的选用
汽车模具材料的选用 发表时间：2019-01-25T15:29:21.190Z 来源：《电力设备》2018年第25期作者：马洪宾王乐乐 [导读] 摘要：模具是冲压生产的关键工艺装备，随着模具行业的不断发展，模具在兵器工业、机械工业及日用品的生产中应用越来越广泛。 (长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心河北保定 071000) 摘要：模具是冲压生产的关键工艺装备，随着模具行业的不断发展，模具在兵器工业、机械工业及日用品的生产中应用越来越广泛。我国的模具行业已步入了高速发展时期，但模具的制造水平和使用性能与世界上发达国家相比，还有很大的差距。现代汽车90%以上的白车身零件，都靠冲压模具实现大批量生产。通过对汽车模具设计标准的研究，介绍几种常用模具材料的使用性能，以及模具材料的成本、使用寿命等的比对。结果表明，合理的选用模具的材料，会降低成本、缩短制造周期、方便维修、减少钳工劳动强度。 关键词：汽车模具；材料选用 Abstract: Die is the key equipment for stamping production. With the continuous development of die industry, die has been widely used in the production of weapon industry, machinery industry and daily necessities. China's mold industry has entered a period of rapid development, but the mold manufacturing level and performance compared with the developed countries in the world, there is still a big gap. More than 90% of the body parts of modern cars rely on stamping dies for mass production. Based on the research of automobile die design standard, this paper introduces the performance of several commonly used die materials and the comparison of die material cost and service life. The results show that reasonable selection of die materials will reduce the cost, shorten the manufacturing cycle, facilitate maintenance and reduce the labor intensity of fitters. Key words: automobile mould; material selection 前言:根据汽车冷冲模具的使用寿命要求：在正常使用、维修状态下，能多批次、小批量生产出50万辆合格零件。故模具材料的性能、质量对模具的使用寿命有极大的影响。因此，模具材料的研究和开发，一直受到模具钢生产厂商的重视，并得到了迅速的发展。 1、模具材料分类 近年来，我国模具钢生产技术发展较快，用于制造冷冲压模具材料主要分为以下几类：①高碳低合金冷作模具钢，如：9SiCr、 7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、等；②抗磨损冷作模具钢，如：6Cr4W3Mo2VNb、Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等；③抗冲击冷作模具钢，如：4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等；④冷作模具用高速钢，如：W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V等。 2、汽车模具材料的使用 2.1冲裁模材料的使用要求 对于薄板冲裁模具的用材要求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止模具断裂或崩刃，还应具有高的断裂抗力、韧性。 2.2拉延、整形模材料的使用要求 要求模具工作零件材料具有高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能、良好的抗粘附性（抗咬合性），而且热处理时变形要小。根据汽车厂生产冲压件的模具现状，汽车模具主要采用的材料为：钼铬铸铁、Cr12MoV、铸态空冷钢。 2.2.1钼铬铸铁：属于镍硬白口铸铁系中高铬白口铸铁的一种，由于其共晶组织由一种M7C3型碳化物和奥氏体其它转变物组成，其基体退火成马氏体后能表现出很高的耐磨性，同时其含有的铬能显著提高强度、硬度和耐磨性、锰能显著提高韧性，而且钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性。其热处理的方法为表面淬火，大量节省热处理时间，淬火后硬度HRC 50以上，热处理后变形量小。由于其铸造性好，且铸造成本较低，可实现整体铸造，减轻钳工的工作强度，缩短模具的制造周期。同时由于其硬度相对空冷钢低，加工时对刀具的磨损较小，具有良好的切削加工性能，加工成本低。在模具工作时，由于钼铬铸铁的散热性能优于其他几种模具材料，尤其模具在机械压力机上工作时，其具有良好的抗粘附性（抗咬合性）能最大化的保护模具，延长模具使用寿命。维修时，可以直接对其表面进行冷焊，大量节约维修时间。但由于其淬火后的硬度相对较低，耐磨性差，生产高强板的模具不会采用钼铬铸铁。 2.2.2 Cr12MoV：属于高碳高铬钢，其含有大量的碳化物和高合金度的马氏体。使钢具有高硬度、高耐磨，其硬度与耐磨性要高于钼铬铸铁。其含有的钒能细化晶粒增加韧度，又能形成高硬度的VC，以进一步增加钢的耐磨性；铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。经整体淬火后，需要1～2次的回火，热处理时间较长。火后硬度可以达到HRC 60-62。但热处理后变形量要大于空冷钢，消除变形困难，容易降低模具的精度。生产Cr12MoV模具钢的方法为锻造，生产成本较高，同时由于锻造工艺的局限性，Cr12MoV钢只能分块锻造，制造模具时还需要拼装镶块，增加了钳工的劳动强度，延长了模具的制造周期，成本也随之增加。同时由于其硬度相对空冷钢高，加工时对刀具的磨损较大，增加了切削加工的时间和成本。另外，由于Cr的大量存在，钢液结晶时析出的大量共晶碳化物，形成带状或网状碳化物脆性区，其塑性、韧度差，裂纹很容易在这里萌生与扩展，往往成为裂纹产生的主要原因，使其使用寿命降低。对其维修时，由于焊接性能差，不能直接对其表面进行冷焊，需要加热并保温一段时间后，再对其表面进行焊接，大量浪费维修时间。 2.2.3 铸态空冷钢：是一种以铸代锻的高碳低合金钢，其含有的锰使钢有较高的强度和硬度，提高钢的淬性。其热处理的方法也为表面淬火，然后空冷即达到淬火的目的，大量节省了时间和成本。火后硬度可达HRC 55以上，不须其他加工，所以变形很小，并且随淬火温度的升高变形量逐渐减小[2]。空冷钢进行表面淬火后，淬硬层下有高韧性基体作衬垫，韧性高于Cr12MoV，工作时不容易产生开裂、崩刃现象。但由于铸态空冷钢不能整体铸造，在加工模具前，需要钳工将镶块拼接好后在进行机加，钳工劳动强度增加，延长了制造周期，增加了制造成本。但由于其可以使用泡沫板材制造成近型模具型，可以节省铸造费用以及部分加工费用，又可以降低部分成本。其硬度相对钼铬铸铁高，加工时对刀具的磨损较大，增加了切削加工的时间，增加了加工成本。另外，空冷钢具有良好的焊接性能，从而模具获得较高的使用寿命。制造有偏差时可以直接进行补焊，经打磨修整即可达到理想的效果，大量的节约了维修时间。 基于以上性能介绍，适用于拉延凸模、凹模、压料圈的材料为钼铬铸铁和Cr12MoV；适用于整形模的材料为钼铬铸铁、Cr12MoV、铸态空冷钢；适用于修冲模具的材料为Cr12MoV、铸态空冷钢。 结语： 经过上述材料性能对比以及对生产现状的经验积累，对于普通钢板（如DC01、DC04、DC06、B170P1等），料厚在1.2以下时，由
电缆用模具的分类和设计
浙江三科线缆有限公司 模具有关知识 1模具的分类 此类模具一般称为线模，可分圆模和型模，常用线模材料有钻石模、硬质合金模、聚晶模等。 a钻石模：钻石模也称金刚石，具有最高的硬度，耐磨，但价格较贵。在拉丝中，一般用在拉小规格单丝，如Φ0.40mm及以下规格。 b硬质合金模：在拉伸生产中，过去使用的钨钢模全为硬质合金模所代替的。因为硬质合金模拉伸模与钢模相比具有：耐磨性较好，抛光性好、对被加工金属的粘附性小，摩擦系数小，导热系数高和具有很高的耐腐蚀性。 c 聚晶模：也称人造钻石，是目前最常用的模丝模，它具有耐磨性，但也有不足之处就是生产出产品表面不光滑。 d 钨钢模：目前常用于铝拉，且使用寿命较短，一般用于过桥模，钨钢模耐磨性一般、价格低廉，其强度不适合于铜拉，拉制线芯表面不光滑。 2模孔结构 2.1入口区： 一般有圆弧，便于拉制线材进入工作区，不被模孔边缘所损伤；润滑液储蓄、并起到润滑拉制线材作用，在拉伸模孔中靠这部分来加大工作区的高一般为模坯总高H的25%，角度为60度。 2.2工作区： 是整个模孔的重要部分，金属拉伸塑性变形是该区进行的就是金属材料通过此区由尺寸的截面。此区的选择主要是高度和锥角，高度的选择原则是： a)拉制软金属线材应拉制硬金属线材为短， b)拉制小直径线材应拉制较大直径线材为短， c)湿法拉伸应干式润滑拉伸为短， d)一般为定径区d的1～1.4倍。 工作锥角根据下列原则选择： a)压缩率越小，工作锥角越小， b)拉制材料越硬，工作锥角越小， c)拉制小直径的材料的材料为小，一般有金属及其合金拉伸时，角度为16～26°，一般拉铜线圆锥角为16～18°，拉铝线时圆锥角为20～24°。 2.3定径区： 它的作用是使制品得到最终尺寸，其高度的选择原则是： a)拉制软金属材料较拉制金属材料要短， b )拉制大直径材料应较拉制小直径的炎短， c )湿式拉伸较之干式润滑拉伸的为短，一般选择h=0.5～1.0d。 2.4出口区： 出口区是拉制材料离开模孔的最后一部分，它能保护定径区不致于崩裂，出口锥角可避免金属线材被定径的出口处损伤和停机时线倒退被括伤，一般为45°。金属的强度极限与拉伸应力之比称为拉伸的安全系数。它的制范围：1.4～2.0。 电缆行业紧压成型类模具最常见的是异型压轮，适用于多芯电缆线芯的压制。 按其用途及角度主要分：180°两芯电缆用、120°三芯电缆用、90°四芯或3+1芯电缆及3+2或4+1芯电缆用。也有将3+1芯、3+2芯及4+1芯电缆用紧压成型模具细分为：90°、100°等。
模具材料选用标准
模具材料选用标准 成型零部件材料选用 .1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。 .2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。 .3 成型零部件材料的选用原则是：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。 .4 对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等，其中718、NAK80为预硬状态，不需再进行热处理；S136及H13类钢均为退火状态，硬度一般为HB160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，S136的硬度一般为HRC40-50，H13类钢的硬度一般为HRC45-55（可根据具体牌号确定）。 .5 对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理。 b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。 .6 对于制品外观质量要求一般的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。 b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材；型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。 c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738（738）牌号。 .7 对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对钢材亦无特殊要求的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢S55C、S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用进口或国产优质碳素钢。 b) 对于小型模具，若产量较高，结构较复杂，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用国产塑料模具钢。 c) 对于结构较简单，产量不高的小型模具，型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。 .8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具，若制品要求较高，可选用进口的耐蚀钢，要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 .9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具，需选用具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材。 .10成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分，镶件材料应选用铍青铜或合金铝。 .11对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下：
模具材料选用规范
PTA022模具材料选用规范（设计节点规范） 1.概述 塑料模具钢的选用直接影响着模具的成本和模具的使用寿命.所以塑料模具钢应根据成型的塑料种类,制品的形状,尺寸精度,质量要求及制品的使用要求,同时要考虑模具制造条件和加工方法,来选择合适的钢材。 2.注塑模具钢材的通用要求： 2.1 成型部件钢材的选用 2.1.1对于透明的塑料制品,需如下选择: （1）若制品的要求很高,要求高透光性或镜面效果,成型塑料为ABS、PS、PMMA、PC等,宜选用高档进口的P20系列,此系列包括718H、S136、S136H等，其中718H为预硬态，一般不需再进行热处理，S136为退火态，硬度一般为HB160-230,粗加工后需进行真空淬火处理，硬度一般为HRC50±2 （2）若制品要求不是很高,成型材料为PP、ABS、PS等可选用中档的进口P20料,如进口738等。 2.1.2对于非透明件,但外观要求很高的制品有如下选择: （1）小型、精密的模具及所用塑料对钢材有较强冲击性,应选用高档进口P20系列，如：718H、S136、S136H 等。 （2）中大型塑料制品,成型材料对钢材无特殊要求,此类模具外观面可选用中档进口的P20系列，如：进口738等。成型非外观部件可选用低档的进口P20系列，如638、国产P20等。 2.1.3对制品要求不高,所用材料对钢材无特殊要求,此类模具有如下选择: （1）对于大型制品,外观部分构件选用中低档的进口P20系列,非外观部分构件选用国产P20，经客户认可也可选用进口的优质中碳钢,如S55C、S50C。 （2）对于小型制品,产量较高,结构较复杂,成型构件可选用低档的进口P20系列。 （3）对于其它结构较简单,产量不高,无较高外观要求的模具,可选用国产P20。 2.1.4对于参与成型的活动部件有如下选择: （1）透明件应选用抛光性好的中高档进口P20系列，如718H、S136H、738等 （2）非透明件,一般应选用硬度和强度较高的中高档进口P20系列,表面进行离子渗氮硬化处理，如：斜顶采用738，氮化层深度为0.15-0.2mm,硬度为HV600-700 。 （3）对参与成型的镶芯,最好选用硬度和强度较高的中高档进口P20系列,要求不高的可用国产P20代替。 2.1.5.特殊应用情况下材料的选用： （1）对于成型PVC和电镀ABS等对钢材有腐蚀性的塑料的模具,若制品要求较高,可选用进口的耐蚀钢,如S136、S136H等。要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 （2）对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分,应选用铍铜合金。 2.2非成型部分钢材的选用 模架材料参照相关标准，一般选用进口S50C，要求硬度均匀为HB150-170,且内应力小，不易变形。 模具中一般结构用件,如顶出限位块、支撑柱等对硬度和耐磨性无较高要求,可选用S45C或45#。 滑块压板，锁紧块，浇口套等对于硬度、强度、耐磨性要求较高，应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢，具体钢材种类根据标准件规范选用。 3.海尔注塑模具现行材料选用规范： 如表1所示： 表1: 海尔模具常用模具材料设计参考明细:
模具类型
六、模具类型(Mold Types)： 两板模(Two-Plate Molds)﹕ 两板模是最常用的模具类型，与三板模比较，两板模具有成本低、结构简单及成型周期短的优点。 单模穴两板模 许多单穴模具采用两板模的设计方式，如果你的产品只用一个浇口，不要流道，那么塑料会由竖流道直接流到型腔中。 多模穴与家族模穴两板模 你可以使用两板模在一模多穴和家族模穴模中，但是这种结构中限制进浇的位置，因为在两板模中流道和浇口也位于分模面上，这样他们才能随开模动作一起作业。 在你设计多穴模具之前，你应该分析单个成品(分析类型用Part Only)来决定浇口位置。如果分模面与浇口在同一线上，那么就能用两板模。 当你设计一模多穴的模具时，到 达流动平衡对你设计流道是重要的。 对于一模多穴而言，使用常用的两板 模结构，使各模穴的流动到达平衡不 大可能，因此你或许要用三板模或者 用热流道的两板模代替。 采用热流道的两板模 它能保证塑料以熔融状态通过竖流道、横流道、浇口，只有到了模穴时才开始冷却、凝固。当模具打开时，成品(或冷流道)被顶出，当模具再次关闭时，流道中的塑料仍然是热的，因此可以直接充填模穴，此种模具中的流道可能由冷热两部分组成。 采用热流道的两板模可以用来改变成三板模。 在这种模具中，进浇位置必需放在模穴中心，以避免在成品可见侧上留下痕迹，这就意味着流道 必需远离分模面。(脱模时避免碰 到划伤) 假设你使用热流道模具，流
道不需顶出，因此流道远离分模面也不会引起任何问题。 热流道也适用于小产品的一模多穴模具中，假如有许多小产品，常用的流道系统可能会浪费许多材料，如果它不能回收的话。 热流道的优点： 较少的废料，无需回收 较不明显的浇口痕迹 可以不要切除浇口 缩短成型周期 可较大程度上控制模穴充填和胶体流动 热流道的缺点： 较高的成本 难于改变材料颜色 易于出故障，特别是加热控制系统 对热敏性材料不适用 对高数量、高品质的产品，采用热流道系统利大于弊。在有些案中，最好的结果也许是采用热流道与冷流道的结合。 三板模(Three-Plate Molds)﹕ 三板模的流道系统位于与主分模面平行的拨料板上，开模时拨料板顶出流道及衬套内的废料，在三板模中流道与成品将分开顶出。 当整个流道系统不可能与浇口放于同一平板上时，使用三板模。这可能因为： 模具包含多穴或家族模穴； 一模一穴较复杂的成品需要多个进浇点； 进浇位置在不便于放流道的地方； 平衡流动要求流道设计在分模面以外的地方。
模具材料选用标准介绍(
模具材料选用规范 成型零部件材料选用 1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。 2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分 慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。 3 成型零部件材料的选用原则是：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使 用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。 4 对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni 类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等，其中718、NAK80为预硬状态，不需再进行热处理；S136及H13类钢均为退火状态，硬度一般为HB160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，S136的硬度一般为HRC40-50，H13类钢的硬度一般为HRC45-55（可根据具体牌号确定）。 5 对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬 状态，不需再进行热处理。 b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态； 对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。 6 对于制品外观质量要求一般的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。 b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材；型芯 可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。 c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738（738）牌号。 7 对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对钢材亦无特殊要求的模具，其成型零部件材料选择如下： a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢S55C、 S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用进口或国产优质碳素钢。 b) 对于小型模具，若产量较高，结构较复杂，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选 用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用国产塑料模具钢。 c) 对于结构较简单，产量不高的小型模具，型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。 8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具，若制品要求较高，可选用进口的耐 蚀钢，要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具，需选用具有高 耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材。 10成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分，镶件材料应选用铍青铜或合金铝。 11对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下： a) 透明件应选用抛光性好的高档进口钢材，如718、NAK80等。 b) 非透明件，一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材，如618、738、2738、638、318等，表面进 行氮化处理，氮化层深度为0.15-0.2mm，硬度为HV700-900。 c) 若模具要求较低，也可选用低档进口钢材或国产钢材，氮化处理硬度一般为HV600-800。 非成型零部件材料选用
模具种类
模具的分类 [用途上分]: A [塑胶模]Plastic mould ：用于制造塑胶产品，如：3C类产品[3C：计算机(Computer),通讯(Communication), 消费类电子:(Consumer Electrics)]汽车摩托车结构件，内饰件，日用品，儿童玩具，建筑用PVC水管接头，各种工具的手柄，精密仪器零件等涉及生活的每一个角落。 B [冲压模]die ( Pressed tooling)：用于制造金属钣金，片状材料的剪裁下料等。如：电脑等各类机箱、机柜、不锈钢厨具、连接器端子、接插件铜片、电路板切孔，钣金成型，快餐盒成型等。 C [压铸模]Die casting (alloy mould)：主要用于生产铝合金，锌合金，镁铝合金等铸件，如笔记本外壳，汽车摩托车发动机，音箱，阀体配件等。 D [压缩模] Compression mould：主要用于生产橡胶，硅橡胶制品，如各种防水圈，饰件，缓冲件，衬垫，手机按键等。 E [吹塑,吸塑模] blow mold：主要用于生产塑胶类中空容器类产品，如各种饮料瓶，塑料壶，化妆品盒，洗发水瓶，充气玩具，塑料包装等。 F [挤出模具]extrusion mould ：主要是各种型材，如建筑用铝合金门窗，电线槽， G [半导体模具]semiconductor mold：主要是生产各种二级管，三级管等电子电气元件。 H 玻璃钢模具(SMC/BMC) Phenolic mould 电木模具属于热固性模具 其中应用最广泛的就是塑胶模具，由于塑胶产品种类繁多，所以塑胶模具也有各种分类： [品质要求]: A. production mould量产模 模具产量主要指的是：在模具使用寿命期间所能生产的最大的产品数 按照美国[SPI-SPE]标准可以分为以下几类 一、101类模。（长期精密生产模具，产量在1,000,000shots或以上） 二、102类模。（不超过1,000,000shots,大量生产模具） 三、103类模。（少于500,000shots,中量产模具） 四、104类模。（少于100,000shots,少量产模具） 五、105类模。（少于500shots,手办模或试验模）
塑胶模具材料限用标准
模具材料限用标准 1. 范围 本标准对xx科技有限公司模具设计材料的选用作出了规定。根据模具零件的功能和重要程度按必须贯彻执行﹑推荐采用建议执行﹑按客户要求执行和不受本标准限制按贯例选用的四种情况在本标准内选用。 按照本标准规定的选用材料原则进行选材，可以达到在确保模具品质的情况下合理选材﹑压缩品种﹑减少规格﹑简化供应渠道﹑减少呆料和库存积压。 本标准适用于xx科技在模具设计和制作过程中的黑色金属（即钢、铜和铝）材料的选用。本标准不适用于非金属（如塑料﹑塑胶）材料的选用。 2. 引用文件 模具工业标准应用手册 模具钢手册冶金工业部出版社 机械设计手册化学工业出版社 3. 材料限用的一般规定 3．1选择材料一般应遵循的原则 a. 选择材料一般应以满足产品的功能和生产要求为原则 b. 在满足模具品质的情况下, 不要随意提高材料成本,要以节省资源为原则 c. 要选择货源充裕﹑有信誉度的供应商的材料。 3．2选择注塑模具材料时应考虑的影响因素 3．2．1受注塑产品的影响因素 a. 啤塑产品在啤塑过程中是否会对材料产生腐蚀性影响。 b. 塑胶树脂的种类对模具钢材的影响。 c. 塑胶件的生产批量对模具钢材的要求。 d. 塑胶件的外观品质对模具材料的要求。 3．2．2模具本身对材料的要求 a. 要求有良好的加工性（包括易切削性、良好的电加工性、好的抛光特性和溶接性）。 b. 对硬度和可预硬性的要求（包括材料内部组织纯洁均匀，可进行热处理和表面处理）。 c. 模具出现故障时易于修复，有良好的可烧焊性能。 4．材料限用的具体规定 根据注塑模具的特点及其模具零件的功能和重要程度将模具零件分为成型零件﹑模胚组件和结构组件,对模具材料的限制选用分为以下四种情况： a. 成型零件——如上下模肉﹑行位﹑斜顶﹑直顶﹑上下模肉镶件﹑行位镶件等;成型零件的选用原则属于 推荐采用建议执行，限用材料详见表二、表三、表四。 b. 模胚组件——如上下码模板﹑“A”板﹑“B”板﹑热流道框板﹑顶针板等;模胚组件的选用原则属于限 制选用强制执行，限用材料详见表五。 c. 结构组件——如硬片﹑法兰﹑唧咀﹑司筒针压片等;结构组件的选用原则属于必须贯彻执行,若客户有特别的要求应建议客户接受我们的意见。限用材料详见表六。 d. 除上述三种情况以外的所有零﹑组件的选材原则不作规定，按以往贯例选取。 ※为便于查找资料和选材本标准将通用模具材料分类和材料牌号列于表一： 1 表一：通用模具材料分类和材料牌号
冲压模具材料的种类及特性
冲压模具材料的种类及特性 制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。 1. 碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。 2. 低合金工具钢低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。 3. 高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔（轴向镦、径向拔）改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。 4. 高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。 5. 高速钢高速钢具有模具钢中最高的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V（代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2，美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢 6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。高速钢也需要改锻，以改善其碳化物分布。 6. 基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）等。 7. 硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用含钴量较高的硬质合金。 钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、钼、钨、钒等）做粘合剂，以碳化钛或碳化钨为硬质相，用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、焊接、锻造和热处理。钢结硬质合金含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达 68 ~ 73HRC。 冲压模具材料的选用及热处理要求 冲裁模具材料的选用及热处理要求 选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料；还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为碳素工具钢—合金工具钢—基体钢—高碳高铬钢—高速钢—钢结硬质合金—硬质合金。 此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响。 1.传统模具用钢长期以来，国内薄板冲裁模用钢为 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和Cr12MoV 等。 其中 T10A 为碳素工具钢，有一定强度和韧性。但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。 T10A 碳素工具钢的热处理工艺为： 760~810 ℃水或油淬， 160~180 ℃回火，硬度59~62HRC 。
模具材料选用
不同冲压方法，其模具类型不同，模具工作条件有差异，对模具材料的要求也有所不同。表1.4.1是不同模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求。 模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作,使凸、凹模受到强大压力和剧烈磨擦，工作条件极其恶劣。因此选择模具材料应遵循如下原则： (1）根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等； (2）根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料； (3）满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小； (4）满足经济性要求。 模具材料的种类很多，应用也极为广泛。冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。冲压模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具钢，常用的模具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等（可参见GB/T699—1999、GB/T1298—1986、 GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981、JB/T5827—1991等）。 常用模具钢的性能比较见表1.4.2
表1.4.3是常用冷作模具钢国内、外牌号对照 模具工作零件的常用材料及热处理要求见表1.4.4
模具一般零件的常用材料及热处理要求见表1.4.5
模具零件加工常见热处理方法有退火、调质、淬火、回火、渗碳、氮化等，见表1.4.6
塑料模具材料的种类及其应用
塑料模具材料的种类及其应用 目前，塑料模具材料仍以模具钢为主，但根据成型工艺的不同，也可采用非铁合金、钢结硬质合金、低熔点合金等材料。 塑料模具钢可分为渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢、非调质塑料模具钢等五种。目前用得最多的是渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢和时效硬化型塑料模具钢。 1.1渗碳型塑料模具钢 渗碳型塑料模具钢的含碳量一般在0.10%～0.25%的范围内。退火后硬度低、塑性好，冷加工硬化效应不明显。可用冷挤压的方法加工模具型腔，也称冷挤压钢。成形后经渗碳、淬火、回火可获得较高的表面硬度。常用的钢号有DT1、20、20Cr、10Cr5、10Cr2NiMo、12CrNi2、12CrNi3A、12Cr2Ni4、18CrNiW、20Cr2Ni4、20CrNiMo及最近研制的LJ钢(0Cr4NiMoV)等。形状简单、尺寸小、多型腔的塑料模具最适合用冷挤压方法制造，可有效地缩短制造周期，减少制造费用，提高制造精度。 1.2预硬型塑料模具钢 预硬型塑料模具钢是调质处理到一定硬度(分别为10HRC、20HRC、 30HRC、40HRC四个等级)供货的钢材，有较好的切削加工性能，可直接进行型腔加工。加工后直接使用，不再进行热处理。因省略了热处理及后续的精加工，降低了成本，并缩短制造周期。常用的预硬型塑料模具钢有3Cr2Mo(P20)、 3Cr2NiMo(P4410)、40CrMnVBSCa(P20BSCa)、SM1(Y55CrN-iMnMoV)钢等。预硬型塑料模具钢适用于制造成型批量大、以及有镜面要求的模具，硬度范围一般在32～40HRC。3Cr2Mo是国内较早开发的塑料模具钢，与AISIP20相当，目前已在许多钢厂生产，一般是先进行预硬处理，然后再进行切削加工。该钢适用于制造大、中型精密塑料模具，如:电视机、洗衣机壳体等塑料模具，并已获得较多应用。3Cr2Mo钢为预硬型塑料模具专用钢，淬火温度为830～870℃，回火温度为550～600℃，预硬至30～35HRC。 为了改善预硬型塑料模具钢的切削加工性能，可加入易切削元素，成为易切削预硬型塑料模具钢，我国研制了一些含硫易切削预硬型塑料模具钢和 S-Ca复合易切削预硬型塑料模具钢，如8Cr2MnWMoVS和 5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)。5NiSCa钢采用了S-Ca复合易切削系和喷射冶金技术，改善了硫化物的形态、分布和各向异性，在大截面中硫化物的分布比较均匀。5NiSCa钢具有高的淬透性，在860～900℃淬火和575～650℃回火后，硬度为35～45HRC，可顺利进行各种加工，用于制造大、中、小型塑料模具。 1.3时效硬化型塑料模具钢 时效硬化型塑料模具钢适用于制造预硬化钢的硬度满足不了要求，又不允许有较大热处理变形的模具。这种钢在调质状态进行切削加工，加工后通过数小时的时效处理，硬度等力学性能大大提高，时效处理的变形相当小，一般仅有0.01%～0.03%的收缩变形。若采用真空炉或辉光时效炉进行时效处理，则可在镜面抛光后再进行时效处理。时效硬化钢有低镍时效钢和马氏体时效钢两类。 我国现有的低镍时效硬化钢有25CrNi3MoAl钢、SM2钢 (Y20CrNi3IMnMo)、PMS钢(10Ni3MnCuAl)和06钢(06Ni6Cr-MoVTiAl)等。
2017注塑模具的加工标准和要求
模具制造标准 一、范围： 本标准规定了注塑模具的加工标准和要求。 二、引用标准： 《模具设计标准》《一般模具设计参照标准》《热嘴设计标准》《模具设计规范》 三、模具外观： 1．铭牌内容打印模具编号、模具重量（Kg）、模具外形尺寸（mm），字符均用1/4英寸的字码打上，字符清晰、排列整齐，铭牌厚度1mm铝片。 2．铭牌固定在模腿上靠近后模板和基准角的地方（离两边各有15mm的距离），用四个柳钉固定，固定可靠，不易剥落。 3．冷却水嘴用塑料块插水嘴Ф10管，规格可为G1/8″、G1/4″、G3/8″。如合同有特殊要求，按合同。 4．冷却水嘴原则上不伸出模架表面（客户另有要求除外），水嘴头部凹进外表面不超过3mm。 5．冷却水嘴避空孔直径为Ф25×30、Ф30×30、Ф35×30三种规格，孔外沿有倒角，倒角大于1.5×45，倒角一致。 6．冷却水嘴有进出标记，进水为IN，出水为OUT，IN、OUT后加顺序号，如：IN01、02，OUT01、02，要求用8～12mm字码打上。 7．进出油嘴、进出气嘴在IN、OUT前空一个字符加G（气）、O（油），字码相同。 8．模具安装柱下方有支撑腿加以保护。 9．模架上各模板有基准符号，大写英文DATUM，字高5/16″，位置在离边10mm处，字迹清晰、美观、整齐、间距均匀（或按模架厂统一）。 10．各模板有零件编号，编号在基准角符号正下方离底面10mm处，要求同9号，模号打在基准角的对边。 11．模具配件影响模具的吊装和存放，如安装时下方有外漏的油缸、水嘴、先复位机构等，应有支撑腿保护（同8号）。 12．支撑腿的安装用螺丝穿过支撑腿固定在模架上，如果过长的支撑腿则车加工外螺纹紧固在模架上。 13．模具顶出孔符合指定的注塑机，除小型模具外，原则上不能只用一个中心顶出（模具长度或宽度尺寸有一个大于500mm 时），顶出孔直径应比顶出杆大5-10mm。 14．定位环可靠固定（一般用三个M6或M8的内六角螺丝），直径一般为Ф100或Ф150mm，高出顶板10mm。（如合同有特殊要求，按合同）。 15．定位环安装孔必须为沉孔至少沉入5mm，不准直接贴在模架顶面上。 16．重量超过8000Kg的模具安装在注塑机上时，用穿孔方式压螺丝，不得单独压压板。如设备采用液压锁紧模具，也必须加上螺丝穿孔，以防液压机构失效（依客户而定）。 17．浇口套球R大于注塑机喷嘴R（一般为SR20）。 18．浇口套入口直径大于喷嘴注射口直径（大模为Ф5、小模为3.5）。 19．模具外形尺寸符合指定的注塑机。
铸造模具种类大全
铸造模具种类大全 为了让模具的成型加工工艺以及使用对象得到表现，刘氏模具进行了综合的分类，将铸造模具分为这几类： 1、冲压模具：又被称为冲模：冲压模具在冷冲压加工中，将材料进行加工，得到零件的工艺装备。这个类型的模具主要包括冲裁模、弯曲模具、拉深模具、单工序模具、复合冲模、级进冲模以及汽车覆盖件冲模、组合冲模、电机硅钢片冲模。 2、塑料成型模具：由于塑料在生活中的广泛应用，塑料成型也是工业领域十分常见的一种加工材料。所以为了加工塑料，在模具中，就有了塑料成型的模具：压塑模具、挤塑模具、注射模具、热固性塑料注射模具、挤出成形模具发泡成形模具、低刀具工具泡注射成形模具以及吹塑成形模具都属于塑料成型模具。 3、压铸模：铸件是生产加工中比较常见的零部件种类之一，压铸的模具主要有热室压铸机用压铸模、卧式冷室压铸机用、立式冷室压铸机用压铸模、全立式压铸机用压铸模、有色金属压铸、黑色金属压铸模。 4、锻造成形模具：锻造与铸造一样，都是生产零、部件最常用的加工工艺，锻造模具主要有：模锻和大型压力机用锻模、螺旋压力机用锻模、平锻机锻模、辊锻模等，同时，紧固件冷镦模、挤压模具、拉丝模具、液态锻造用模具等都也同样属于锻造模具。 5、铸造用金属模具：这种类型的模具与压铸模具有一定类似的地方，不过它更专注铸造，各种金属零件铸造时采用的金属模型。 6 、粉末冶金模具成型模：粉末冶金模具成型模较为复杂，主要有：手动模、机动模、套类单向、双向压模、套类浮动压模、整形模。而这几种类型中，还有下属的分类，其中，例如手动模就还包括：径向整形模、带外台阶套类全整形模、带球面件整形模等。 7 、玻璃制品模具：玻璃制品用的模具，主要是根据加工形式进行分类，例如：吹——吹法和压——吹法，前者是成形瓶罐模具，后者是成形瓶罐模具，玻璃器皿用模具等。 8 、橡胶成型模具：这时加工橡胶的模具，主要有压胶模、挤胶模、注射模。 9 、陶瓷模具：各种陶瓷器皿等制品用的成形金属模具。 10 、经济模具（简易模具）：这也是一些小企业常用的加工模具，因为其具有经济性，所以深受大家欢迎。这种类型的模具主要有：低熔点合金成形模具、薄板冲模、叠层冲模、硅橡胶模、环氧树脂模、陶瓷型精铸模等。
常用模具选用标准
QJ/DD 常用冷冲压模具的选用标准 丹东黄海汽车有限责任公司发布 1
QJ/DD 04.5.01-2011 前言 本标准是在丹东黄海汽车有限责任公司制件厂现有冲压设备和冷冲压模具中整理出的常用类型，作为公司选用标准。 本标准由丹东黄海汽车有限责任公司技术处提出。 本标准由丹东黄海汽车有限责任公司总工程师批准。 本标准由丹东黄海汽车有限责任公司技术处归口。 本标准主要起草人：董红、刘阳。 I
QJ/DD 04.50.01-2011 常用模具的种类及选用标准 1 范围 本标准规定了我厂现有常用模具的分类及选用。 本标准适用于公司产品设计、工艺编制、生产部门对常用模具的选用。 2 常用模具分类见表1。 表1 3 模具的选用 3.1 数控冲床类的选用 3.1.1 200KN数控砖塔冲床M2125CN25 冲孔范围选用见表2, 适应材料厚度为 0.8-2.5 mm。 表2 单位为毫米 4
QJ/DD 04.5.01-2011 表2（续）单位为毫米 长方孔类 AXB B=1、2、3、时材料厚 度≤1 常用技术参数，理论值可达到3.2mm, 如有选用，需核实设备和模具的具体状态。 3.1.2 300KN数控砖塔冲床 J92K-30 冲孔范围选用见表3，适应材料厚度为 0.8-2.5 mm。 表3 单位为毫米 冲孔尺寸范围 ；15；17；20；22；25；28；30 3
QJ/DD 04.5.1-2011 4 表3（续）单位为毫米 长方孔类 AXB 扇形孔类 百叶窗形孔类 十字花形孔类 A*A 八边形孔类 注：材料厚度选用为0.8-2.5mm