低成本高寿命的模具垫块
发布时间:2017-03-13 19:41
作者:互联网
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模具垫块要求有相当高的
硬度,可以在长时间频繁承受压
应力的情况下不凹陷;同时又要求有比较高的冲击
韧性和
疲劳极限,能够经受长期使用而不开裂。现在通用的模具垫块一般由Cr12MoV
钢和45#钢镶套组合而成。在使用中,Cr12MoV钢垫块由于难以频繁承受较大压应力而容易开裂。每次更换垫块,整套模具都要重新装拆、
调整,经常更换垫块增加了
劳动强度和
生产成本。也有厂家采用
40Cr整体制成大垫块,
热处理硬度在40~45HRC,由于硬度较低,使用不长时间(约一个月)就产生凹陷,
需要重新磨平,也增加了劳动强度和生产成本。针对上述问题,
江西省机械科学研究所经过筛选和比较,改用60Si2Mn钢来制作垫块。60Si2Mn是一种弹簧专用钢,具有高的屈服强度和高的疲劳极限,它的冲击韧性是Cr12MoV钢的8.5倍左右;抗
弯强度是Cr12MoV钢的1.6倍左右;
热处理后的硬度非常接近Cr12MoV钢,比40Cr高许多。并且,60Si2Mn钢的
价格不到Cr12MoV钢的一半。因此,选用60Si2Mn钢制作模具垫块不仅有望较好地解决40Cr钢垫块硬度低,容易产生凹陷和Cr12MoV钢垫块使用中容易开裂等问题,而且可以降低模具垫块的生产成本。从技术
指标和
经济性两个方面看,选60Si2Mn钢做模具垫块都是可行的。60Si2Mn钢中的含Si量为1.60%~2.00%,大量的Si元素一方面提高了60Si2Mn钢的弹性极限和
屈强比以及疲劳强度和
回火稳定性;但另一方面由于Si是强烈促进
石墨化的元素,故60Si2Mn钢
石墨化倾向较强,
脱碳敏感性也较高。小尺寸的60Si2Mn钢,轧制时轧制比高,变形大,
石墨片在轧制过程中被
破碎成较小颗粒,因此可直接加工成模具小垫块,经多家
用户使用,都没有问题。但是大直径的60Si2Mn钢石墨化倾向严重。石墨化倾向越严重,钢的
偏析就越严重,热处理时产生的组织应力也越大,使
工件产生
裂纹。如果下料直接加工大垫块就会因开裂而报废。为了解决这个问题,该研究所研发了一套
锻造、球化
退火、热处理
工艺,取得了良好的效果。1)选择适当锻造比。利用锻造时
金属变形、高温扩散及互相溶解作用,来破碎
碳化物、石墨片等,并使之较均匀地分布在
金属基体中,
改善金属组织。锻造比的大小要合适,锻造比太小,钢里的石墨片破碎的程度不够,对组织性能的改善作用有限。该所锻造工艺如下:Ф180mm
56mm(下料)锻造成Ф100mm
178mm,再锻造成Ф180mm
53mm。2)球化退火。锻造后进行球化退火,可以进一步改善60Si2Mn钢中已经被破碎的石墨颗粒形态,进一步提高组织性能。该所退火工艺为:970℃/1.5h-740℃/2h-空冷。3)热处理。经过试验,发现
淬火温度为870℃时,冲击韧性最好。经260~280℃回火后,硬度达57~60HRC。生产实践表明,采用上述工艺制备的60Si2Mn钢模具垫块,使用中基本避免了Cr12MoV钢垫块开裂的情况;产生凹陷的程度比40Cr钢小很多,使用3,4个月后才会轻微凹陷,磨平后又可重新使用;
原材料价格比Cr12MoV钢低很多,因此深受用户的欢迎。(钢研)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。