沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝研究

范超

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的提高，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)中模具產(chǎn)業(yè)的壯大，而模具材料則是模具制造的前提所在。如今，使用廣泛的模具材料種類是較為多樣化的，人們所理解的模具材料，其內(nèi)涵主要涵蓋兩各方面。一方面，是材料構(gòu)成，即材料是由何種金屬或其他物質(zhì)制作而成;另一方面，是材料獲取工藝，即材料制造所需的處理方式與流程，唯有對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行充分解決，方可獲取理想的模具材料，作出與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)相需、相符的模具。

關(guān)鍵詞：沖壓模具;金屬材料;熱處理

引言

模具作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，也是工業(yè)、制造業(yè)生產(chǎn)過程中使用的基礎(chǔ)裝備。利用模具進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，可以提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。模具技術(shù)具備較強(qiáng)的綜合性，包含工藝裝備技術(shù)、材料技術(shù)等，也作為冶金、計(jì)算機(jī)、熱處理等共同打造的系統(tǒng)性工程。使用沖壓模具結(jié)合熱處理工藝，可以提升金屬材料的加工效率和模具的使用壽命。

1冷沖壓基本概念

所謂冷沖壓，其具體是指在常溫環(huán)境下，在壓力機(jī)上用沖壓模具對(duì)所用材料施加壓力，使其變形而得到所需標(biāo)準(zhǔn)零件的加工法。由于冷沖壓常用于板材加工方面，也可將其稱為板材沖壓。冷沖壓有諸多特性，具體表現(xiàn)為：第一，尺寸精度高。由于當(dāng)前各產(chǎn)業(yè)已基本采用流水線生產(chǎn)方式，其所需部件需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)手工操作已無法滿足精度需求，冷沖壓在此方面提高了部件的精度，滿足生產(chǎn)需要;第二，生產(chǎn)效率高。采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的部件提高了生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也增強(qiáng)了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力;第三，節(jié)約成本。由于冷沖壓所用信息化技術(shù)程度高，在材料生產(chǎn)加工過程中能夠充分利用，極大減少了廢料產(chǎn)生，在一定程度提高了材料使用率并節(jié)約了成本，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能夠獲得更大效益。

2沖壓模具常用金屬材料

2.1高碳高鉻模具鋼材料

高碳高鉻模具在應(yīng)用中能夠呈現(xiàn)出非常好的耐磨性和淬硬性，與碳素鋼材料相比，具備更加明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，此材料的耐磨性非常好，而且質(zhì)地堅(jiān)硬，不容易在鍛造過程中產(chǎn)生變形，也因此高碳高鉻材料在金屬?zèng)_擊模具中廣泛應(yīng)用。另外，高碳高鉻模具在應(yīng)用中也存在一定的弱勢(shì)，為了保障該材料應(yīng)用的科學(xué)性，需要根據(jù)沖壓模具的具體使用要求進(jìn)行材料的改造，強(qiáng)化模具應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)高碳高鉻材料應(yīng)用中內(nèi)部碳化物的改善，保障材料性能符合應(yīng)用需求。

2.2超硬高速鋼材料

將高速鋼進(jìn)行一定的加工，便可以得到超硬高速鋼。在沖壓模具的應(yīng)用中，為了滿足難切削材料的應(yīng)用，通過對(duì)超硬高速鋼材料應(yīng)用保障其加工具備更強(qiáng)的科技含量，保障沖壓材料強(qiáng)度符合模具應(yīng)用水準(zhǔn)。但是，在超硬高速鋼材料應(yīng)用時(shí)還存在非常強(qiáng)的不利因素，一味地增強(qiáng)材料的硬度，很可能造成材料的可塑性變差，不利于材料的韌性提升，在加工過程中也會(huì)導(dǎo)致加工時(shí)間的延長(zhǎng)。為了避免超硬高速鋼材料在應(yīng)用中的弊端，需要采用科學(xué)的方法進(jìn)一步提升材料中的碳含量，保障其擁有更好的使用前景。

2.3硬合金材料

若僅考慮耐磨與硬度兩個(gè)特性，硬合金要比上述冷沖壓模具金屬材料都要強(qiáng)很多，但要從抗彎性與韌性方面來考慮，硬合金的使用性能就要遜色不少。改良硬合金的最佳方法就是將少量鐵粉與合金粉制作成粘合劑，碳化鎢做硬相，采用粉冶金法燒制而成即為硬合金。因?yàn)橛埠辖鸬牟牧弦廊皇卿摬?，因此可采用切削、焊接等措施?duì)其進(jìn)行加工。

2.4基體鋼材料

高速鋼和超硬高速鋼在本身上會(huì)存在一定的缺陷，想要在工業(yè)上解決這種問題就需要適當(dāng)添加一些其他的元素，可以改變高速鋼的沖壓性能，基于此，我們可以將這種加工過程所生產(chǎn)出來的鋼統(tǒng)一稱為基體鋼?；w鋼的韌性比較居中，是高速鋼和超硬高速鋼的結(jié)合體，具備了兩者共同的優(yōu)點(diǎn)，并且在生產(chǎn)成本上，基體鋼也比高速鋼低很多，因此，基體鋼的應(yīng)用，可以極大地推廣模具材料的發(fā)展。

3沖壓模具的熱處理工藝

3.1模具的高、降溫淬火工藝

在沖壓模具的生產(chǎn)中，需要根據(jù)應(yīng)用的具體方式對(duì)沖壓模具進(jìn)行降溫淬火，利用降溫與淬火保障模具生產(chǎn)的科學(xué)性，降低模具內(nèi)鋼材料的碳含量，保障其材料性能符合應(yīng)用需求。在經(jīng)過淬火處理之后的鋼材料能夠?qū)崿F(xiàn)模具生產(chǎn)壽命的大幅度提升，模具抗磨性能也得以保障。因此，需要不斷加大對(duì)模具生產(chǎn)中的降溫與淬火，保障模具有更長(zhǎng)的使用時(shí)間。

3.2極冷處理工藝

與真空處理相同的是，對(duì)冷沖壓模具進(jìn)行極冷處理也可以對(duì)其力學(xué)性進(jìn)行一定優(yōu)化，而且還能延長(zhǎng)模具的使用時(shí)長(zhǎng)。從整體角度審視，對(duì)模具材料進(jìn)行極冷處理時(shí)可在淬火與回火間進(jìn)行，也可設(shè)置在回火后操作。模具經(jīng)過極冷處理后，其耐磨性與穩(wěn)定性都有著顯著提高?，F(xiàn)如今，極冷處理在廣泛應(yīng)用于冷沖壓模具制作過程的同時(shí)，也在硬合金處理方面發(fā)揮了重要作用。

3.3化學(xué)熱處理工藝

一般情況下，模具加工工藝中會(huì)使用到化學(xué)熱處理工藝，這種工藝技術(shù)能持續(xù)不斷的提高模具鋼表面的性能，針對(duì)目前技術(shù)的發(fā)展情況，多數(shù)工廠使用的技術(shù)一般都是滲氮工藝、離子滲氮工藝和高頻滲氮工藝，前者能不斷的提高模具材料滲層的質(zhì)量，還能在最大程度上縮短滲氮的時(shí)間。

3.4真空熱處理工藝

真空熱處理工藝可以令模具鋼材料保持非常好的表面性能狀態(tài)，整體變形較小。之所以會(huì)發(fā)生這樣的情況，主要是因?yàn)檫M(jìn)行真空加熱時(shí)，模具鋼材料的表面仍然保持活性狀態(tài)，因而不會(huì)發(fā)生明顯的脫碳現(xiàn)象，也不會(huì)產(chǎn)生氧化膜阻礙材料冷卻。真空加熱可以使模具鋼的表面產(chǎn)生脫氣的效果，所以材料本身就擁有了比較好的力學(xué)性能，增高加工爐內(nèi)的真空程度，則材料的抗彎強(qiáng)度也會(huì)逐步提升。經(jīng)過真空淬火處理后，模具鋼的斷裂韌性能也會(huì)有進(jìn)一步改善，經(jīng)實(shí)際測(cè)算，真空熱處理工藝處理過的模具其壽命要比常規(guī)工藝處理過的模具壽命提升40%。冷沖壓模具真空熱處理技術(shù)目前已比較成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛使用。

結(jié)語

總而言之，工業(yè)的迅速發(fā)展，讓各類沖壓模具受到人們的關(guān)注，在我國(guó)工業(yè)發(fā)展中，只有不斷實(shí)現(xiàn)模具制造與改良，才能推進(jìn)工藝技術(shù)的創(chuàng)新，保障我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。因此，需要加大對(duì)沖壓模具金屬材料和熱處理工藝的分析，強(qiáng)化研究和應(yīng)用實(shí)踐，確保我國(guó)模具技術(shù)發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步。

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