使用各種合金工具鋼最多最廣的領域。通常使用的有以下品種:碳素工具鋼、低合金工具鋼、基體鋼和中碳低合金鋼。長期以來,國產模具壽命普遍偏低,與先進水平相比,相同制模材料、類似甚至完全相同的沖壓件,模具壽命只有發達國家的l/3~1/2。主要差距表現在制摸材料、鍛坯質量和制模工藝等方面。
2、沖模鍛坯質量
通常沖模的失效形式主要是磨損,其次是變形、疲勞和斷裂。磨損是最常見而又普遍的失效形式。通過對大量失效報廢沖模的分析研究可知,無論哪種失效形式都與沖模的凸模、凹模材料性能及其內在質量密切相關。沖摸失效有以下了幾種情況:
(1)刃口過量磨損。這主要發生在沖裁模上,其凸、凹模磨損與其制模材料性能和熱處理有關。因此,沖裁凸模、凹模鍛坯應選用耐磨優質合金材料,采用改鍛工藝制坯;熱處理除需淬透外,對凸、凹模還要作氮化、軟氮化等表面強化處理。這樣模具硬度可達HRC64以上,沖模壽命提高2—3倍。
(2)凸模折斷。這種形式尤其在非圓形沖孔(或落料)凸模上突出,這除與材料性能、熱處理有關外,與它們的橫斷面復雜也有重要關系。因此,要防止這類失效,不僅要提高模具鍛坯性能、強化表面,還應在不影響沖件質量的前提下,改善凸模橫斷面復雜形狀,消除諸如銳角、凹口、凸臺、齒形、細長懸臂等易造成應力集中的因素。
(3)成形型腔磨損、局部壓塌、凸模鐓粗。這類失效主要發生在壓印、壓花、拉深、彎曲、壓波、沖擠、打扁、聚積、擠凸、凸肚和縮徑等成形沖模上。對這類失效除材料問題外,通過模腔表面強化處理、表面研磨拋光(Ra=0.1μm),再配以有效潤滑,就可以得到有效防止,模具壽命將會大幅提高。
3、高合金工具鋼改鍛的意義
作為沖模常用材料的高合金工具鋼,其所有的力學性能的高低,與沖模的使用和壽命息息相關。在國外常常通過改鍛來提高高合金工具鋼的力學性能,而國產高合金工具鋼,尤其是冷作模具用高合金工具鋼(如Crl2,Crl2MoV),其共晶碳化物極不均勻,若不經改造,是不能滿足沖模需要的。因此,需采用先進鍛造工藝進行改鍛,以達到制模要求。冷作模具高合金鋼的鍛造,不限于獲得理想的幾何形狀、消除冶金缺陷(如鍛焊內部疏松、非氧化氣孔、細化晶粒、緊密組織等),更重要的是通過合理的鍛造操作,大幅度提高鋼的力學性能。
4、改鍛的基本工藝要素
高合金工具鋼軋(鍛)材的改鍛與一般自由鍛有別,各個環節都有具體的要求。欲將其改鍛成高質量的沖凸模、凹模鍛坯,必須事先確定好以下一些基本要素。
4.1對原始毛坯的要求
模具制造大都是單件、小批量生產,模具鍛坯的原始毛坯下料主要采用鋸切割。要求兩端平整(傾角小于10°),其毛坯尺寸還應考慮加工余量和火耗。為了滿足首次鐓粗鍛造比,便于擊碎材料組織顆粒粗大的碳化物,推薦按下式確定毛坯長度尺寸:
2d
2A
d——圓毛坯直徑;
A——方毛坯邊長。
4.2加熱規范