冲压模具常用金属材料及其热处理工艺研究
引言
模具作为高新技术产业中的重要组成部分,也是工业、制造业生产过程中使用的基础装备。利用模具进行产品的生产,可以提升产品的生产效率。模具技术具备较强的综合性,包含工艺装备技术、材料技术等,也作为冶金、计算机、热处理等共同打造的系统性工程。使用冲压模具结合热处理工艺,可以提升金属材料的加工效率和模具的使用寿命。
1 冷冲压基本概念
所谓冷冲压,其具体是指在常温环境下,在压力机上用冲压模具对所用材料施加压力,使其变形而得到所需标准零件的加工法。由于冷冲压常用于板材加工方面,也可将其称为板材冲压。冷冲压有诸多特性,具体表现为:第一,尺寸精度高。由于当前各产业已基本采用流水线生产方式,其所需部件需要统一标准,传统手工操作已无法满足精度需求,冷冲压在此方面提高了部件的精度,满足生产需要;第二,生产效率高。采用统一标准的部件提高了生产效率,减轻了工人的劳动强度,提高产品质量的同时也增强了企业竞争力;第三,节约成本。由于冷冲压所用信息化技术程度高,在材料生产加工过程中能够充分利用,极大减少了废料产生,在一定程度提高了材料使用率并节约了成本,在市场竞争中能够获得更大效益。
2 冲压模具常用金属材料
2.1 高碳高铬模具钢材料
高碳高铬模具在应用中能够呈现出非常好的耐磨性和淬硬性,与碳素钢材料相比,具备更加明显的应用优势,此材料的耐磨性非常好,而且质地坚硬,不容易在锻造过程中产生变形,也因此高碳高铬材料在金属冲击模具中广泛应用。另外,高碳高铬模具在应用中也存在一定的弱势,为了保障该材料应用的科学性,需要根据冲压模具的具体使用要求进行材料的改造,强化模具应用效果,实现对高碳高铬材料应用中内部碳化物的改善,保障材料性能符合应用需求。
2.2 超硬高速钢材料
将高速钢进行一定的加工,便可以得到超硬高速钢。在冲压模具的应用中,为了满足难切削材料的应用,通过对超硬高速钢材料应用保障其加工具备更强的科技含量,保障冲压材料强度符合模具应用水准。但是,在超硬高速钢材料应用时还存在非常强的不利因素,一味地增强材料的硬度,很可能造成材料的可塑性变差,不利于材料的韧性提升,在加工过程中也会导致加工时间的延长。为了避免超硬高速钢材料在应用中的弊端,需要采用科学的方法进一步提升材料中的碳含量,保障其拥有更好的使用前景。
2.3 硬合金材料
若仅考虑耐磨与硬度两个特性,硬合金要比上述冷冲压模具金属材料都要强很多,但要从抗弯性与韧性方面来考虑,硬合金的使用性能就要逊色不少。改良硬合金的最佳方法就是将少量铁粉与合金粉制作成粘合剂,碳化钨做硬相,采用粉冶金法烧制而成即为硬合金。因为硬合金的材料依然是钢材,因此可采用切削、焊接等措施对其进行加工。
2.4 基体钢材料
高速钢和超硬高速钢在本身上会存在一定的缺陷,想要在工业上解决这种问题就需要适当添加一些其他的元素,可以改变高速钢的冲压性能,基于此,我们可以将这种加工过程所生产出来的钢统一称为基体钢。基体钢的韧性比较居中,是高速钢和超硬高速钢的结合体,具备了两者共同的优点,并且在生产成本上,基体钢也比高速钢低很多,因此,基体钢的应用,可以极大地推广模具材料的发展。
3 冲压模具的热处理工艺
3.1 模具的高、降温淬火工艺
在冲压模具的生产中,需要根据应用的具体方式对冲压模具进行降温淬火,利用降温与淬火保障模具生产的科学性,降低模具内钢材料的碳含量,保障其材料性能符合应用需求。在经过淬火处理之后的钢材料能够实现模具生产寿命的大幅度提升,模具抗磨性能也得以保障。因此,需要不断加大对模具生产中的降温与淬火,保障模具有更长的使用时间。
3.2 极冷处理工艺
与真空处理相同的是,对冷冲压模具进行极冷处理也可以对其力学性进行一定优化,而且还能延长模具的使用时长。从整体角度审视,对模具材料进行极冷处理时可在淬火与回火间进行,也可设置在回火后操作。模具经过极冷处理后,其耐磨性与稳定性都有着显著提高。现如今,极冷处理在广泛应用于冷冲压模具制作过程的同时,也在硬合金处理方面发挥了重要作用。