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1、模具材料的选用一、模具的失效分析一、模具的失效分析二、模具材料的性能要求二、模具材料的性能要求 三、模具材料选择三、模具材料选择一、模具的失效分析 1.模具模具失效的概念：失效的概念：模具失效是指模具丧失正常的使用功能，不能通过一般的模具失效是指模具丧失正常的使用功能，不能通过一般的修复方法修复方法(如刃磨、抛磨等如刃磨、抛磨等)使其重新服役的现象。使其重新服役的现象。2.2.失效的形式：失效的形式：（1 1）正常失效：达到预定寿命的失效。正常失效比较安全。）正常失效：达到预定寿命的失效。正常失效比较安全。按失效时间分按失效时间分（2 2）非正常失效：远低于预定寿命的非早期失效。常造成人）非正
2、常失效：远低于预定寿命的非早期失效。常造成人身或设备的恶性事故，并造成经济上的损失，因此应尽量加以身或设备的恶性事故，并造成经济上的损失，因此应尽量加以避免。避免。按破坏形式分：按破坏形式分：（1 1）过量变形失效）过量变形失效 主要包括过量弹性变形失效、过量主要包括过量弹性变形失效、过量塑性变形塑性变形(如局部塌陷、局部镦粗、型腔涨大等如局部塌陷、局部镦粗、型腔涨大等)失效、蠕失效、蠕变超限等。变超限等。（2 2）表面损伤失效）表面损伤失效 主要包括表面磨损主要包括表面磨损(如粘着磨损、磨料如粘着磨损、磨料磨损、氧化磨损、疲劳磨损等磨损、氧化磨损、疲劳磨损等)失效、表面腐蚀失效、表面腐蚀(如
3、点腐蚀、如点腐蚀、晶间腐蚀、冲刷腐蚀、应力腐蚀等晶间腐蚀、冲刷腐蚀、应力腐蚀等)失效、接触疲劳失效等。失效、接触疲劳失效等。（3 3）断裂失效）断裂失效 主要有塑性断裂失效、脆性断裂失效、主要有塑性断裂失效、脆性断裂失效、疲劳断裂失效、蠕变断裂失效、应力腐蚀断裂失效等。疲劳断裂失效、蠕变断裂失效、应力腐蚀断裂失效等。3.3.失效机理失效机理 （1 1）磨损失效）磨损失效 （2 2）断裂失效）断裂失效 （3 3）塑性变形失效）塑性变形失效 塌陷塌陷镦粗镦粗弯曲弯曲二、模具材料的性能要求1.1.力学性能要求：力学性能要求：（1 1）耐磨性）耐磨性 （2 2）韧性）韧性 （3 3）硬度和热硬性）硬度
4、和热硬性 （4 4）抗疲劳性能）抗疲劳性能 2.2.工艺性能要求工艺性能要求 （1 1）加工性能）加工性能 （2 2）淬透性和淬硬性）淬透性和淬硬性 （3 3）氧化、脱碳敏感性）氧化、脱碳敏感性 三、模具材料选择 模具材料的选择原则：模具材料的选择原则：根据模具生产条件和工作条件的需要，结合模具材料的根据模具生产条件和工作条件的需要，结合模具材料的基本性能和相关因素，应选择适合模具需要、经济合理、技基本性能和相关因素，应选择适合模具需要、经济合理、技术先进的模具材料。术先进的模具材料。根据工作条件将模具分为根据工作条件将模具分为 ：冷作模具冷作模具热作模具热作模具塑料模具塑料模具（一）冷作模具
5、材料 1 1、服役条件、服役条件 冷作模具在服役过程中承受拉伸、弯曲、压缩、冲击、冷作模具在服役过程中承受拉伸、弯曲、压缩、冲击、疲劳等不同应力的作用，而用于金属冷挤、冷镦、冷拉伸的疲劳等不同应力的作用，而用于金属冷挤、冷镦、冷拉伸的模具，还要承受模具，还要承受300300摄氏度左右的交变温度作用。摄氏度左右的交变温度作用。2 2、性能要求、性能要求 冷作模具材料应具备一定的断裂抗力、变形抗力、磨损冷作模具材料应具备一定的断裂抗力、变形抗力、磨损抗力、疲劳抗力以及抗咬合的能力。抗力、疲劳抗力以及抗咬合的能力。3 3、冷作模具材料、冷作模具材料 （1）碳素工具钢）碳素工具钢T8A、T10A 适宜
6、形状简单的冲模，其优点是加工性能好，有一定的硬适宜形状简单的冲模，其优点是加工性能好，有一定的硬度；缺点是淬火变形大，耐磨性能较差；热处理后的硬度为度；缺点是淬火变形大，耐磨性能较差；热处理后的硬度为5862HRC。（2 2）低合金钢）低合金钢CrWMnCrWMn、9SiCr:9SiCr:常用来制造形状复杂、要求变形较小的中小型冷作模具常用来制造形状复杂、要求变形较小的中小型冷作模具 淬透性好，淬火变形小、耐磨性较好、机械加工容易，热淬透性好，淬火变形小、耐磨性较好、机械加工容易，热处理后的硬度为处理后的硬度为5868HRC5868HRC。（3 3）高碳高铬模具钢）高碳高铬模具钢Crl2Crl
7、2、Crl2MoV Crl2MoV 常用于冲击力大、寿命高、形状复杂的冷作模具常用于冲击力大、寿命高、形状复杂的冷作模具 这类模具钢有高强度、耐磨、易淬透、稳定性高、抗压强这类模具钢有高强度、耐磨、易淬透、稳定性高、抗压强度高及微变形等优点，热处理后的硬度为度高及微变形等优点，热处理后的硬度为606064HRC64HRC。（4 4）高碳中铬模具钢）高碳中铬模具钢Cr6WVCr6WV、Cr4W2MoV Cr4W2MoV 这类钢由于铬含量较小，耐磨性、淬透性能稍差。但由于加这类钢由于铬含量较小，耐磨性、淬透性能稍差。但由于加入了入了W W、MoMo、v v等元素，提高了钢的稳定性、力学性能和耐磨性
8、，等元素，提高了钢的稳定性、力学性能和耐磨性，热处理后的硬度为热处理后的硬度为5060HRC。适用于弯曲模适用于弯曲模 。（5 5）基体钢：）基体钢：基体钢是指在高速钢淬火组织基体的化学成分基础上，添基体钢是指在高速钢淬火组织基体的化学成分基础上，添加少量的其他元素，适当增减碳含量，使钢的成分与高速钢基加少量的其他元素，适当增减碳含量，使钢的成分与高速钢基体成分相同或相近的一类模具钢。体成分相同或相近的一类模具钢。（6 6）YGYG硬质合金：硬质合金：是一种多相结合材料是一种多相结合材料 其耐磨性、硬度、机械强度都较高。其耐磨性、硬度、机械强度都较高。可用于大批量寿命高的小型冷作模具。可用于大
9、批量寿命高的小型冷作模具。（7 7）YEYE钢结硬质合金：钢结硬质合金：既具有合金钢的可锻造、切削加工、焊接及热处理性能，既具有合金钢的可锻造、切削加工、焊接及热处理性能，又具有硬质合金的高硬度、高耐磨性的特点，是一种很好的模又具有硬质合金的高硬度、高耐磨性的特点，是一种很好的模具材料，但价格很贵。具材料，但价格很贵。(二)塑料模具材料1 1服役条件服役条件 模具直接与成形材料相接触，经受压力、温度、摩擦模具直接与成形材料相接触，经受压力、温度、摩擦和腐蚀等作用，机械载荷和热载荷的交替循环作用，会产和腐蚀等作用，机械载荷和热载荷的交替循环作用，会产生疲劳裂纹，而出现疲劳断裂失效。生疲劳裂纹，而
10、出现疲劳断裂失效。2.2.性能要求性能要求 要求具有高的韧性，优良的热处理性、热加工性，好的要求具有高的韧性，优良的热处理性、热加工性，好的切削性、磨削性等。切削性、磨削性等。3.3.常用塑料模具材料常用塑料模具材料 （1 1）基本型塑料模具钢）基本型塑料模具钢 ：6565钢钢 切削加工性能好，但模具表面粗糙度值大，使用寿命短切削加工性能好，但模具表面粗糙度值大，使用寿命短 现仅在少量的聚丙烯和现仅在少量的聚丙烯和ABSABS等一般热塑性树脂的注射等一般热塑性树脂的注射成型模具上使用成型模具上使用 （2 2）预硬化型塑料模具钢）预硬化型塑料模具钢 ：典型的代表钢种是美国的：典型的代表钢种是美国
11、的P20P20钢钢 用于一般热塑性树脂的注射成型，如聚乙烯、聚酰胺、用于一般热塑性树脂的注射成型，如聚乙烯、聚酰胺、丙烯酸类树脂和丙烯酸类树脂和ABSABS塑料塑料 （3 3）时效硬化型塑料模具钢）时效硬化型塑料模具钢 ：如美国的：如美国的P2lP2l、日本的日本的NAK55 NAK55 这类钢的耐蚀性和耐磨性优于预硬钢这类钢的耐蚀性和耐磨性优于预硬钢 用于复杂精密模具或大批量生产用的长寿命模具用于复杂精密模具或大批量生产用的长寿命模具 （4 4）热处理硬化型塑料模具钢：如美国的）热处理硬化型塑料模具钢：如美国的D2D2，日本的日本的PD613PD613、PD555 PD555 模具表面能达到
12、很高的镜面度，并可进行表面强化处理。模具表面能达到很高的镜面度，并可进行表面强化处理。（5 5）粉末模具钢：）粉末模具钢：对于要求高耐磨性、高耐蚀性、高韧性和超高镜面度的对于要求高耐磨性、高耐蚀性、高韧性和超高镜面度的高级塑料模具，可采用粉末模具钢高级塑料模具，可采用粉末模具钢 用于一些产品批量很大的高级塑料模具，寿命可达到普用于一些产品批量很大的高级塑料模具，寿命可达到普通热处理硬化型钢模具寿命的通热处理硬化型钢模具寿命的2323倍。倍。学习要求1、掌握模具的失效形式和模具材料的性能要求；、掌握模具的失效形式和模具材料的性能要求；2、掌握模具材料的选择原则；、掌握模具材料的选择原则；3、了解冷作模具材料和塑料模具材料的特点和应用场合、了解冷作模具材料和塑料模具材料的特点和应用场合作业1、模具材料有哪些性能要求？、模具材料有哪些性能要求？2、模具材料的选择原则是什么、模具材料的选择原则是什么