模具材料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

朱靜

摘要：近幾年，模具材料行業(yè)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，逐漸受到國家的重視和支持。本文首先分析了模具材料研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀，然后分析了模具材料的選型標(biāo)準(zhǔn)，最后分析了模具材料存在的問題及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：模具材料；模具鋼；應(yīng)用；發(fā)展

1、引言

隨著社會(huì)市場經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國的模具產(chǎn)業(yè)也得到了較好較快的發(fā)展，在一定程度上滿足了我國經(jīng)濟(jì)市場上對(duì)模具的大量需求。在我國的國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著越來越重要的位置。模具逐漸發(fā)展成為一種技術(shù)含量高的密集型產(chǎn)品，隨著模具的需求量越來越大，模具產(chǎn)業(yè)的市場競爭也是越來越激烈，這就加快了模具技術(shù)的更新速度和提高了對(duì)模具材料的質(zhì)量要求。模具的主要制作材料是模具鋼，模具鋼的生產(chǎn)數(shù)量在近幾年一直領(lǐng)先于其他鋼種的生產(chǎn)數(shù)量。常見的模具鋼的按照加工工藝種類的不同可以分為三大類：冷作模具、熱作模具和塑料模具。一般都是根據(jù)對(duì)工作要求的不同和模具功能的不同來選擇不同的鋼種類型。目前我國居多是中低檔模具材料，進(jìn)一步研究性能更加優(yōu)越質(zhì)量更加高端的模具材料對(duì)于我國模具工業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有非常重要的意義。

2、模具材料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 模具材料的研究現(xiàn)狀

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國的模具產(chǎn)業(yè)在近些年也逐漸發(fā)展起來，市場規(guī)模越來越大，在全球模具市場中所占有的比重也在持續(xù)增加。模具鋼標(biāo)準(zhǔn)在原來的基礎(chǔ)上也發(fā)生了很大的變化。一是引用文件更加規(guī)范化。在原來的基礎(chǔ)上新增加了22個(gè)引用文件，同時(shí)刪除了兩個(gè)以往引用文件，并且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)名稱進(jìn)行了更新。二是分類更加詳細(xì)具體。新的模具鋼標(biāo)準(zhǔn)在舊標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上新增加了刃具模具用非合金鋼和軋輥用鋼；依照化學(xué)成分進(jìn)行分類，尤其包含牌號(hào)“SM”（塑模）模具鋼，體現(xiàn)了國家對(duì)模具工業(yè)的重視。三是對(duì)模具材料的規(guī)格、質(zhì)量規(guī)定更加嚴(yán)格、標(biāo)準(zhǔn)。四是增加了模具鋼的種類和模具鋼牌號(hào)的數(shù)量。五是細(xì)化了對(duì)鋼材料微觀組織的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 1299-2014 工模具鋼》中冷作模具鋼牌號(hào)新增 8 個(gè)，熱作模具鋼新增 10 個(gè)，塑料模具鋼新增19個(gè)，初步形成了具有中國特色的模具鋼系列。

2.2 模具材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

近些年，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會(huì)市場的各種產(chǎn)品需求量都在不斷攀升，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工業(yè)化進(jìn)程速度加快，很多企業(yè)對(duì)模具鋼的需求量也是越來越大，模具鋼在我國應(yīng)用范圍的持續(xù)擴(kuò)大，逐漸促使我國初步形成了自己的模具鋼系列。但是和國際上發(fā)達(dá)國家的模具鋼相比還存在著一定的差距，需要我國的研究人員和生產(chǎn)技術(shù)人員不斷地與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新，研發(fā)生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的模具鋼產(chǎn)品。

通常情況下提升模具鋼品質(zhì)的主要方法一般有兩種：一種是通過優(yōu)化生產(chǎn)制造工藝以及改進(jìn)熱處理技術(shù)來提升模具鋼的品質(zhì)。另一種是加強(qiáng)并完善生產(chǎn)技術(shù)管理制度，保障模具鋼種類和產(chǎn)品質(zhì)量。我國為了提高鋼種品質(zhì)，生產(chǎn)出純度更高、應(yīng)用性能更加優(yōu)良的磨具鋼種，引進(jìn)了國外先進(jìn)的模具鋼生產(chǎn)冶煉技術(shù)，比：真空冶煉技術(shù)、快鍛機(jī)工藝、爐外精煉工藝等，并且還自行研制出了我國自己的模具鋼產(chǎn)品D2、P20 等，達(dá)到甚至超過了國際鋼種標(biāo)準(zhǔn)。

但為了得到更純的模具材料，更多采用電渣重熔ESR 冶煉技術(shù)，優(yōu)化鋼的等向性、致密度和均勻性，降低偏析等缺陷出現(xiàn)的可能性，這是我國模具鋼將來發(fā)展的方向。

3、國內(nèi)模具材料選擇標(biāo)準(zhǔn)

3.1 企業(yè)常用國內(nèi)外模具鋼材比較

3.1.1 具企業(yè)選擇國外模具鋼材料的主要原因。國外的模具鋼材料生產(chǎn)廠家主要有瑞典一勝百（ASSAB）、日本大同、日本日立、德國葛利茲等。國內(nèi)模具企業(yè)選擇這些國外的模具材料，其主要原因是國外的模具鋼材料具有性能相當(dāng)優(yōu)越、使用壽命比較長、并且售后服務(wù)比較到位等優(yōu)勢。

3.1.2 模具鋼企業(yè)選擇國內(nèi)模具鋼材料的主要原因。我國國內(nèi)的模具鋼生產(chǎn)廠家主要有寶鋼、撫順、天工、興澄等企業(yè)。模具企業(yè)選擇國內(nèi)的模具鋼材料的主要原因：一方面是因?yàn)槲覈鴩鴥?nèi)的模具鋼材料價(jià)格比較低；另一方面是因?yàn)槲覈约荷a(chǎn)的預(yù)硬鋼（如P20）品質(zhì)特別優(yōu)良，可以與國際模具鋼材料相媲美性價(jià)比比較高。但是與國外進(jìn)口的模具鋼材料相比還是存在著售后服務(wù)不到位、缺乏配套加工及品牌效應(yīng)等缺點(diǎn)。

3.2 模具行業(yè)常用的模具鋼

目前各國常用的模具鋼有五金沖模、壓鑄模、注射模等，其生產(chǎn)國家主要有中國、日本、德國、美國、瑞典和奧地利等。并且每一個(gè)國家都有自己的模具鋼牌號(hào)。

4、模具材料存在的問題及發(fā)展趨勢

4.1 模具材料存在的問題

一是我國的模具鋼產(chǎn)品還沒有形成完全的系列化。二是我國模具鋼的種類和規(guī)格還不夠健全。我國鋼材利用率僅為60%左右，比工業(yè)發(fā)達(dá)國家低10%～15%，其中一個(gè)重要原因是鋼材的品種、規(guī)格匱乏。三是模具鋼的冶煉工藝和生產(chǎn)制造技術(shù)還有待于進(jìn)一步提高。四是忽視鋼材料加工過程中對(duì)模具鋼品質(zhì)的影響。五是國內(nèi)的模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)人員對(duì)國際上先進(jìn)的模具材料和高端工藝關(guān)注度不夠高。

4.2 國內(nèi)模具與國外的差距

一是我國的模具鋼生產(chǎn)制造工藝和技術(shù)和國際上相比還有一定的差距；二是我國生產(chǎn)制造的淬火鋼模具的性能還不夠高；三是我國大多數(shù)模具材料生產(chǎn)企業(yè)都是模仿國外的生產(chǎn)工藝，缺乏創(chuàng)新性；四是我國目前模具鋼材料的種類和規(guī)格還不夠齊全；五是我國模具材料企業(yè)的品牌意識(shí)不夠強(qiáng)，服務(wù)體系還不夠完善，在一定程度上不能滿足客戶的需求。

4.3模具材料的研發(fā)方向

從模具鋼的性能和使用壽命等主要品質(zhì)來看，我國模具鋼的發(fā)展方向主要是：冷作模具材料、熱作模具材料和塑料模具材料。其中冷作模具材料具有高強(qiáng)度、高硬度以及高耐磨性和高抗咬合性等特性，一般研究方法是采用激光相變后的冷作模具鋼來取代傳統(tǒng)的高級(jí)材料；熱作模具材料除了具有冷作模具材料的特性之外，還具有抗高溫紅硬的特性，其已研究方法是采用模具再制造以及激光熔覆等技術(shù)；在塑料模具材料的加工過程中，通常把模具分成兩大類：高容量模具和低容量模具。高容量的模具生產(chǎn)的產(chǎn)品種類比較多，對(duì)模具性能的要求也比較高，相反低容量的模具生產(chǎn)的產(chǎn)品種類相對(duì)較少，對(duì)模具性能的要求相對(duì)比較低，有降低成本的優(yōu)勢。

另外，還有一種新型的材料是金屬3D打印模具鋼粉末材料。這種模具材料和傳統(tǒng)制造工藝完全不同，并且這種新型材料的3D打印模具或模具鑲件，發(fā)展前景非常好。但是對(duì)于這種新型材料我國還沒有相應(yīng)的國標(biāo)和規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，還有待研發(fā)人員進(jìn)一步研究開發(fā)并形成產(chǎn)業(yè)化。

5、結(jié)語

隨著我國對(duì)模具產(chǎn)品的需求量越來越大和對(duì)模具材料的要求越來越高，我國的模具產(chǎn)業(yè)也逐漸面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。雖然我國的模具材料市場規(guī)模已經(jīng)越來越大，已經(jīng)初步形成國家標(biāo)準(zhǔn)，但是與國際上的發(fā)達(dá)國家相比仍然存在著較大的差距，具有高性能和高材質(zhì)的鋼模具還處于研發(fā)階段，需要我國的模具材料研發(fā)人員以及模具制造技術(shù)人員再接再厲，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新的精神，研發(fā)更好的模具材料和制造更高端的模具產(chǎn)品，為我國的模具產(chǎn)業(yè)做出更突出的貢獻(xiàn)。

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