?一、機械性能方面
硬度
初始硬度要求:
東莞模具制造在加工和使用過程中要承受各種壓力、摩擦力等。對于不同類型的模具,原材料的初始硬度要求不同。例如,冷作模具鋼用于沖壓、冷擠壓等工藝,其原材料硬度一般要求達到 HRC58 - 62(洛氏硬度)。這樣才能在加工初期就保證模具的耐磨性,減少模具在加工過程中的磨損,并且在模具使用過程中能承受工件的變形抗力。
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硬度均勻性:模具原材料的硬度分布應(yīng)盡可能均勻。如果硬度不均勻,在模具加工過程中,例如在進行切削加工時,會導(dǎo)致刀具磨損不均勻,影響加工精度。而且在模具使用過程中,硬度較低的區(qū)域容易出現(xiàn)凹陷、變形等情況,降低模具的使用壽命。一般要求同一批次的模具鋼材料,硬度偏差在 ±2HRC 以內(nèi)。
強度
屈服強度和抗拉強度:模具在工作時需要承受較大的成型力而不發(fā)生永久變形或斷裂。像注塑模具,當塑料熔體注入模具型腔時會產(chǎn)生很高的壓力,模具原材料的屈服強度一般要達到 1000MPa 以上。較高的抗拉強度能保證模具在受到拉伸力時(如在模具脫模過程中可能會受到一定的拉伸力)不會出現(xiàn)裂紋或斷裂,確保模具的安全性和可靠性。
韌性
東莞模具制造原材料需要有良好的韌性,尤其是在一些容易受到?jīng)_擊載荷的模具制造中。例如冷沖模具和鍛造模具,在工作過程中會受到?jīng)_擊力。良好的韌性可以使模具在承受沖擊時不會輕易斷裂。熱作模具鋼在鍛造過程中,要承受坯料變形時的沖擊力,其沖擊韌性要求較高,一般夏比沖擊吸收功(Ak)要達到 30 - 50J,這樣才能保證模具在復(fù)雜的工作環(huán)境下正常使用。
疲勞強度
許多模具在工作過程中會受到周期性的載荷作用,如注塑模具的開合模過程、沖壓模具的連續(xù)沖壓等。原材料具有較高的疲勞強度可以防止模具在反復(fù)加載和卸載的過程中出現(xiàn)疲勞裂紋。對于一些高精度模具,疲勞裂紋的出現(xiàn)會嚴重影響模具的精度和使用壽命。一般通過材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)等因素來提高其疲勞強度,例如加入合金元素細化晶粒,提高材料的抗疲勞性能。
二、物理性能方面
熱膨脹系數(shù)
對于熱作模具(如壓鑄模、熱鍛模),原材料的熱膨脹系數(shù)是一個重要的性能指標。在工作過程中,模具會接觸高溫的金屬或塑料熔體,模具材料的熱膨脹系數(shù)應(yīng)與加工材料的熱膨脹系數(shù)相匹配。如果熱膨脹系數(shù)過大,在模具受熱時會發(fā)生過度膨脹,導(dǎo)致模具精度下降,甚至可能出現(xiàn)卡死的情況。例如,在壓鑄鋁合金的模具中,應(yīng)選擇熱膨脹系數(shù)較小的模具鋼,以保證模具在 500 - 600℃的工作溫度下仍能保持良好的尺寸精度。
導(dǎo)熱性
良好的導(dǎo)熱性有助于模具在工作過程中熱量的散發(fā)。在注塑模具中,當高溫的塑料熔體注入型腔后,模具需要快速將熱量傳遞出去,以縮短成型周期并防止模具局部過熱。例如,銅合金模具材料具有良好的導(dǎo)熱性,其導(dǎo)熱系數(shù)比普通模具鋼高很多,可以有效地提高模具的冷卻效率。但銅合金的強度相對較低,所以通常會采用銅合金鑲塊與模具鋼相結(jié)合的方式來利用其導(dǎo)熱性優(yōu)勢。
三、化學(xué)性能方面
耐腐蝕性
模具在工作環(huán)境中可能會接觸到各種腐蝕性物質(zhì)。例如,在塑料注塑模具中,有些塑料在加工過程中會釋放出腐蝕性氣體;在壓鑄模具中,金屬熔液也可能對模具產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。因此,模具原材料需要有一定的耐腐蝕性。不銹鋼模具鋼含有鉻(Cr)、鎳(Ni)等合金元素,能在表面形成一層致密的鈍化膜,阻止氧氣和水與內(nèi)部金屬接觸,具有較好的抗腐蝕性能,適用于一些對耐腐蝕性要求較高的模具制造。
抗氧化性
對于熱作模具,尤其是在高溫工作環(huán)境下的模具,抗氧化性是非常重要的。在高溫時,模具材料容易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧化皮。氧化皮的脫落會影響模具的尺寸精度和表面質(zhì)量。例如,一些含有鋁(Al)、硅(Si)等元素的模具鋼,在高溫下能形成致密的氧化膜,阻止氧氣進一步侵入,提高模具材料的抗氧化性。
四、加工性能方面
切削加工性
模具原材料應(yīng)具有良好的切削加工性能,這樣才能在加工過程中保證加工精度和效率。良好的切削加工性意味著材料在切削時,刀具的磨損較小,切削力適中,并且能夠獲得較好的表面質(zhì)量。例如,在模具鋼中加入硫(S)、鉛(Pb)等元素可以改善其切削加工性,使材料在車削、銑削等加工過程中更容易進行。
鍛造性能
許多模具鋼需要經(jīng)過鍛造來改善其內(nèi)部組織,如使碳化物分布更加均勻。原材料的鍛造性能包括其可鍛性、鍛造溫度范圍等。例如,一些高合金鋼的鍛造溫度范圍相對較窄,在鍛造過程中需要嚴格控制溫度,否則容易出現(xiàn)鍛造缺陷。鍛造性能良好的材料可以通過鍛造得到更好的組織結(jié)構(gòu),提高模具的質(zhì)量。
熱處理性能
東莞模具制造過程中通常需要進行熱處理來調(diào)整材料的性能,如淬火、回火等。原材料應(yīng)具有良好的熱處理性能,包括淬透性、回火穩(wěn)定性等。淬透性好的材料在淬火時能夠使整個截面獲得均勻的硬度,避免出現(xiàn)表面硬、心部軟的情況?;鼗鸱€(wěn)定性高的材料在回火過程中,其硬度和強度下降幅度小,能夠更好地滿足模具的性能要求。