《冷作模具材料及其热处理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冷作模具材料及其热处理.pptx（51页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、复习(fx)上次课内容1.模具失效的影响(yngxing)因素及其分析第一页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理教学目标：1.了解模具失效的类型和影响模具寿命的因素教学重点和难点：模具失效的影响因素及其分析第二页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理塑性成形（塑性成形（plasticityforming）在外力作用下，金属发生塑性变形，在外力作用下，金属发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性从而获得具有一定形状、尺寸、组织和力学性能的工件的生产方法能的工件的生产方法(fngf)，又叫塑性加工，又叫塑性加工或压力加工。或压力加工。常见的塑性常见的
2、塑性(sxng)成形方法：成形方法：锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。第三页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理1.切削量小，可实现无屑加工切削量小，可实现无屑加工(ji gng)；2.产品力学性能好，尺寸精度高；产品力学性能好，尺寸精度高；3.自动化程度高，生产率高自动化程度高，生产率高;4.材料利用率高，产品范围广泛材料利用率高，产品范围广泛.塑性塑性(sxng)加工特点加工特点:塑性成形广泛应用于机械制造、汽拖、容器、塑性成形广泛应用于机械制造、汽拖、容器、造船、建筑、包装、航空航天工业部门。造船、建筑、包装、航空航天工业部门。大多数金属和
3、合金均有一定的塑性，可进行各种塑性大多数金属和合金均有一定的塑性，可进行各种塑性加工。加工。第四页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理冶金属材料的一般金属材料的一般(ybn)加工过程：加工过程：第五页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理1、塑性变形对金属组织结构、塑性变形对金属组织结构(jigu)的影响的影响 1)纤维组织（流线）形成纤维组织（流线）形成(xngchng)金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或金属发生塑性变形后，晶粒发生变形，沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒变成细条状压扁。当变形量很大时，晶粒变成细条状(拉伸时拉伸时)，金属中的
4、夹，金属中的夹杂物也被拉长，形成纤维组织。杂物也被拉长，形成纤维组织。第六页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理2.塑性变形对金属塑性变形对金属(jnsh)性能的影响性能的影响 产生产生(chnshng)加工硬化加工硬化塑塑性性变变形形对对金金属属性性能能最最重重要要的的影影响响是是造造成成加加工工硬硬化化，即即随随变变形形度度的的增增大大，金金属属的的强强度度和和硬硬度度显显著著提提高高，塑塑性性和和韧韧性性明明显显下下降降。这这种种现现象象称称为为加加工工硬硬化化，也叫形变强化。，也叫形变强化。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板
5、或钢丝的强度。第七页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理加工硬化具有加工硬化具有(jyu)极重要的实际意义极重要的实际意义首先，它是一种非常重要首先，它是一种非常重要(zhngyo)的强化手段；的强化手段；其次，加工硬化有利于金属进行均匀变形；其次，加工硬化有利于金属进行均匀变形；第三，它可保证金属零件和构件的工作安全性第三，它可保证金属零件和构件的工作安全性。第八页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理产生产生(chnshng)各向异性各向异性原因：纤维组织及形变原因：纤维组织及形变(xngbin)织构的形成织构的形成沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的沿纤维
6、方向的强度和塑性明显高于垂直方向的应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最应使零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大剪应力方向与纤维方向垂直。并使纤维分布与零件的轮廓相大剪应力方向与纤维方向垂直。并使纤维分布与零件的轮廓相符，尽量使纤维组织不被切断。符，尽量使纤维组织不被切断。第九页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理影响金属的物理影响金属的物理(wl)、化学性能。、化学性能。使电阻增大使电阻增大(znd)，耐腐蚀性降低。，耐腐蚀性降低。产生残余内应力产生残余内应力即外力去除后，金属内部会残留下来应力。残余内应力会使金即外力去除后，金属内部会残留下来应力
7、。残余内应力会使金属的耐腐蚀性能降低，严重时可导致零件变形或开裂。退火处理。属的耐腐蚀性能降低，严重时可导致零件变形或开裂。退火处理。残余压应力残余压应力却可以使承受交变载荷的零件提高其疲劳强度。却可以使承受交变载荷的零件提高其疲劳强度。表面滚压、喷丸或热处理的方法提高疲劳强度。表面滚压、喷丸或热处理的方法提高疲劳强度。第十页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理 金金属属坯坯料料在在上上下下砧砧铁铁间间受受冲冲击击力力或或压压力力而而变变形形，从从而而获获得得所所 需需 几几 何何 形形 状状 及及 内内 部部 质质 量量(zhling)的锻件。的锻件。一、一、自由锻自由锻（fre
8、eforging）1.特点：特点：2.工具工具(gngj)简单，设备通用性好，适应性强简单，设备通用性好，适应性强（1kg300t)，是生产大型锻件的唯一生产方法；，是生产大型锻件的唯一生产方法；3.生产率低，锻件精度差，且只能锻形状简单的锻生产率低，锻件精度差，且只能锻形状简单的锻件，适于单件小批生产。件，适于单件小批生产。分类：手工锻和分类：手工锻和机器锻机器锻设备：设备：空气锤，空气锤，蒸汽蒸汽-空气锤，空气锤，液压机等液压机等第十一页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理2.自由锻工序自由锻工序(gngx)基本工序基本工序(gngx)（镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错（
9、镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移）；移）；第十二页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理第十三页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理 辅助工序（压钳口、压痕）；辅助工序（压钳口、压痕）；精整精整(jn zhn)工序（整形、校正等）。工序（整形、校正等）。第十四页，共51页。（1）镦粗（饼类锻件）镦粗（饼类锻件(dunjin)）坯料高度减小而横截面积增大。坯料高度减小而横截面积增大。有：平砧镦粗、局部镦粗和垫环镦粗有：平砧镦粗、局部镦粗和垫环镦粗 2.自由锻基本自由锻基本(jbn)工序工序课题(kt)六 冷作模具材料与热处理第十五页，共51页。课题六 冷作(ln z
10、u)模具材料与热处理（2）拔长（轴杆锻件）拔长（轴杆锻件）坯料横截面积减小而长度坯料横截面积减小而长度(chngd)增加。增加。第十六页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理（3）冲孔）冲孔(chn kn)将坯料冲出透孔或不透孔。有实心冲子冲孔将坯料冲出透孔或不透孔。有实心冲子冲孔(chn kn)（双面冲孔（双面冲孔(chn kn)）、空心冲子、空心冲子冲孔冲孔(chn kn)、垫环冲孔、垫环冲孔(chn kn)。第十七页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理锻造锻造(dunzo)温度范温度范围：始锻温度（围：始锻温度（AE线线低低200）终锻温终锻温度（度（800）
11、第十八页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理三、板材三、板材(bn ci)冲压成形（冲压成形（sheet forming）板料冲压：板料冲压：利用冲模使板料变形或分离的压力加工方法。利用冲模使板料变形或分离的压力加工方法。一般板料冲压是在再结晶温度以下进行一般板料冲压是在再结晶温度以下进行(jnxng)(jnxng)，所以又叫冷冲压。冷冲板料通常厚度不大于，所以又叫冷冲压。冷冲板料通常厚度不大于4mm4mm。板料冲压特点板料冲压特点:1 1）可生产形状复杂的零件，材料的利用率高；）可生产形状复杂的零件，材料的利用率高；2 2）具有足够的精度和较低的表面粗糙度；互换性好，）具有足够的
12、精度和较低的表面粗糙度；互换性好，强度高，刚度好；强度高，刚度好；3 3）适应性强）适应性强,冲压零件可大可小冲压零件可大可小,小的如仪表零件小的如仪表零件,大的大的如汽车纵梁和表面覆盖件等；如汽车纵梁和表面覆盖件等；4 4）生产率高，每分钟可冲压小件数千，易于实现机械）生产率高，每分钟可冲压小件数千，易于实现机械化和自动化。化和自动化。但冲压工艺所用的模具结构复杂，制造成本较高，但冲压工艺所用的模具结构复杂，制造成本较高，适合于大批生产。适合于大批生产。第十九页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理冲压成形产品(chnpn)示例一日常用品第二十页，共51页。课题六 冷作模具(mj)
13、材料与热处理冲压(chngy)成形产品示例二高科技产品汽车(qch)覆盖件飞机蒙皮第二十一页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理l冲压用原材料冲压用原材料:l 塑性好的金属塑性好的金属(jnsh),如低碳钢如低碳钢,铜合金铜合金,铝合金铝合金,镁合镁合金等金等.l冲压设备：剪床和冲床冲压设备：剪床和冲床l冲压基本工序：分离工序和变形工序冲压基本工序：分离工序和变形工序1、分离工序：坯料、分离工序：坯料(p lio)在外力作用下，使其一部分与另一部在外力作用下，使其一部分与另一部分互相分离。分互相分离。（1）冲裁（落料和冲孔）：）冲裁（落料和冲孔）：坯料按封闭轮廓分离的工序。坯料按封
14、闭轮廓分离的工序。冲孔：冲孔：被分离的部分为废料，而周边是成品。被分离的部分为废料，而周边是成品。落料：落料：被分离的部分为成品，而周边是废料。被分离的部分为成品，而周边是废料。第二十二页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理1 1）冲裁变形过程：普通冲裁时由于间隙比较大，冲裁分）冲裁变形过程：普通冲裁时由于间隙比较大，冲裁分离离(fnl)(fnl)过程不是纯剪切状态，所以整个变形过程有以过程不是纯剪切状态，所以整个变形过程有以下三个阶段组成，其最后阶段因撕裂而分离下三个阶段组成，其最后阶段因撕裂而分离(fnl)(fnl)。第二十三页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理
15、弹性弹性(tnxng)(tnxng)变形阶段变形阶段:凸模压缩板料，使之凸模压缩板料，使之产生局部弹性产生局部弹性(tnxng)(tnxng)拉伸和弯曲变形，最终在工拉伸和弯曲变形，最终在工件上呈现出圆角带。件上呈现出圆角带。塑性变形阶段:当板料变形区应力(yngl)满足屈服条件时，便形成塑性变形，材料挤入凹模，并引起冷变形强化。在工件剪断面上表现为光亮带。此阶段终了时，在应力(yngl)集中的刃口附近出现微裂纹，这时冲裁力最大。断裂分离阶段断裂分离阶段：随着凸、凹模刃口的继续压入，上：随着凸、凹模刃口的继续压入，上下裂纹延伸，以至相遇重合，板料被分离。这一过程在下裂纹延伸，以至相遇重合，板料
16、被分离。这一过程在工件剪断面上产生一粗糙的断裂带。工件剪断面上产生一粗糙的断裂带。第二十四页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理（2）修整：利用修整模沿冲裁件）修整：利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉外缘或内孔刮削一薄层金属，切掉剪裂带及毛刺剪裂带及毛刺(moc)，以提高精，以提高精度，降低表面粗糙度。与切削加工度，降低表面粗糙度。与切削加工相似，与冲裁不同。相似，与冲裁不同。外缘修整（外形），外缘修整（外形），内缘修整（内孔）。内缘修整（内孔）。（3）切断：用剪刃或冲模将板沿）切断：用剪刃或冲模将板沿不封闭轮廓分离的工序。不封闭轮廓分离的工序。剪刃安装剪刃安装在剪床
17、上，将板料切成具有一定宽在剪床上，将板料切成具有一定宽度的条料；冲模安装在冲床上，制度的条料；冲模安装在冲床上，制取简单的平板零件。取简单的平板零件。第二十五页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理2、变形工序：使坯料的一部分相对(xingdu)另一部分产生位移而不破裂的工序为变形工序。拉深、弯曲、翻边、胀形等。（1）拉深（deep forming）利用模具使落料后得到的平板坯料变形成开口空心零件的成形工序。第二十六页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理（2）弯曲（）弯曲（bending）使坯料的一部分相对另一部分弯曲成一定角度使坯料的一部分相对另一部分弯曲成
18、一定角度(jiod)的的工序。工序。最小半径最小半径rmin=(0.25-1)S 第二十七页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理第二十八页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理（4）翻边）翻边 在带孔坯料的平面在带孔坯料的平面(pngmin)或曲面部分上使板料或曲面部分上使板料沿一定曲线翻成竖直边缘的冲压沿一定曲线翻成竖直边缘的冲压方法。在汽拖工业应用广泛。方法。在汽拖工业应用广泛。分为内孔翻边，外缘翻边，不分为内孔翻边，外缘翻边，不变薄翻边，变薄翻边。变薄翻边，变薄翻边。第二十九页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理（5）旋压）旋压 旋压机，冲模简单，
19、变形旋压机，冲模简单，变形(bin xng)力小，但效率低。用力小，但效率低。用于空心回转体的中小批量生产或大型封头。于空心回转体的中小批量生产或大型封头。第三十页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理碳素工具钢碳素工具钢共有共有(nyu)七个牌号：七个牌号：T7T131、成分特点：、成分特点：l高碳高碳(0.651.35%C)l 随含碳量提高随含碳量提高(t go)，碳化，碳化物量增加，耐磨性提高物量增加，耐磨性提高(t go)，但韧性下降。，但韧性下降。碳素工具钢带碳素工具钢带碳素工具钢材料碳素工具钢材料第三十一页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理2、热处理及组织、
20、热处理及组织热处理：正火热处理：正火+球化退球化退火火+淬火淬火+低温回火低温回火球化退火目的：球化退火目的：降低硬度降低硬度,便于加工便于加工(jigng);为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。使用状态下的组织：使用状态下的组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)球状珠光体球状珠光体T12钢正常钢正常(zhngchng)淬火组织淬火组织第三十二页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理3、用途、用途(yngt)由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。和低速刃具。T7T9：制造承受冲击的
21、工具，如木工工具：冲子、凿子、锤：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。子等。木工凿木工凿手锤手锤手锤手锤木工钻木工钻第三十三页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理T10T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀刀(chdo)等。等。T12T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。丝锥丝锥锉刀锉刀手锯条手锯条钻头钻头第三十四页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理1、成分特点、成分特点(tdin)：高碳：高碳：0.751.5%C合金元素作用合金元素作用提高淬透性提高淬透性:Cr、Mn、Si提高
22、耐回火性：提高耐回火性：Si提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒:W、Vl 低合金工具钢低合金工具钢l由碳素工具钢基础由碳素工具钢基础(jch)上加入少量合金元素上加入少量合金元素(35)形成。形成。低合金工具钢制品低合金工具钢制品第三十五页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理2、热处理及组织、热处理及组织(zzh)同碳素工具钢，只是淬火介质为油同碳素工具钢，只是淬火介质为油(碳碳素工具钢为水素工具钢为水)。使用状态下的组织使用状态下的组织(zzh)为：为：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)3、常用钢号及用途、常用钢号及用途应用最多的是应用最多的是9SiCr。用于
23、制造形状。用于制造形状复杂、要求变形小的低速刃具，如丝复杂、要求变形小的低速刃具，如丝锥、板牙等锥、板牙等.丝锥丝锥板牙板牙低合金工具钢扳手低合金工具钢扳手第三十六页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理9Mn2V钢钢用途用途(yngt)制造碳素工具钢不能满足要求的中小模具，如厚度小于制造碳素工具钢不能满足要求的中小模具，如厚度小于3mm的弯曲的弯曲(wnq)模、成形模、落料模。模、成形模、落料模。锻造工艺锻造工艺热处理工艺热处理工艺球化退火、机加工，然后淬火和低温回火。球化退火、机加工，然后淬火和低温回火。热处理后的组织为热处理后的组织为回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体。回火马氏
24、体、碳化物和少量残余奥氏体。第三十七页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理GCr15钢钢用途用途(yngt)制造精度制造精度(jnd)要求较高的小型尺寸落料模、冷挤模、成形要求较高的小型尺寸落料模、冷挤模、成形模和搓丝模等。模和搓丝模等。锻造工艺锻造工艺热处理工艺热处理工艺主要为主要为球化退火、正火、淬火球化退火、正火、淬火和和低温回火低温回火。球化退火目的：不仅是降低钢的硬度，以球化退火目的：不仅是降低钢的硬度，以利于切削利于切削加工，更重要的是获得加工，更重要的是获得细的球状细的球状P和均匀分布的过剩的细粒状碳化物，为零件的最终热处理做和均匀分布的过剩的细粒状碳化物，为零
25、件的最终热处理做组织准备组织准备。第三十八页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理淬火和低温回火淬火和低温回火GCrl5钢的淬火温度严格控制在钢的淬火温度严格控制在820一一840范围范围(fnwi)内，回火温度一般为内，回火温度一般为150160。轴承钢淬火回火后的组织为极细的回火轴承钢淬火回火后的组织为极细的回火M、均匀分布的粒状、均匀分布的粒状碳化物以及少量残余碳化物以及少量残余A。CrWMn钢钢用途用途(yngt)主要用于变形要求小、形状复杂的轻载冲裁模、拉深模、主要用于变形要求小、形状复杂的轻载冲裁模、拉深模、弯曲模和翻边模等。弯曲模和翻边模等。锻造工艺锻造工艺第三十九页，
26、共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理热处理工艺热处理工艺(gngy)退火、淬火退火、淬火(cuhu)和回火。和回火。7CrSiMnMoV钢钢用途用途制造大型、特大型弯曲模及成形模等。制造大型、特大型弯曲模及成形模等。锻造工艺锻造工艺热处理工艺热处理工艺等温退火、淬火和回火。等温退火、淬火和回火。第四十页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理Cr6WV钢钢用途用途(yngt)制造力学性能高、能经受一定冲击负荷制造力学性能高、能经受一定冲击负荷(fh)的模具，的模具，如冷镦、冲裁、切边、搓丝模等。如冷镦、冲裁、切边、搓丝模等。锻造工艺锻造工艺热处理工艺热处理工艺退火、淬火
27、和回火。退火、淬火和回火。2.中合金冷作模具钢钢第四十一页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理Cr4W2MoV钢钢用途用途(yngt)代替代替(dit)Cr12钢制造表面要求高硬度和高耐磨性的工模具，钢制造表面要求高硬度和高耐磨性的工模具，如冲裁、拉深如冲裁、拉深、冷挤、搓丝模等。、冷挤、搓丝模等。锻造工艺锻造工艺热处理工艺热处理工艺退火、淬火和回火。退火、淬火和回火。第四十二页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理Cr5Mo1V钢钢用途用途(yngt)用于要求具有好的耐磨性的同时用于要求具有好的耐磨性的同时(tngsh)，又具有好的韧性，又具有好的韧性的模具。的模具。锻造工艺锻造工艺热处理工艺热处理工艺退火、淬火和回火。退火、淬火和回火。第四十三页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理第四十四页，共51页。课题(kt)六 冷作模具材料与热处理第四十五页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理第四十六页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理第四十七页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理第四十八页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理第四十九页，共51页。课题六 冷作模具(mj)材料与热处理第五十页，共51页。课题六 冷作(ln zu)模具材料与热处理第五十一页，共51页。