模具钢材的应用技巧二模具零配件用钢材Word格式.docx
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235（HRC22）
12.牛角梢:
直径4~8用SKD11硬度60~63HRC,直径10~50用SUJ2硬度58HRC以上（高周波烧入）
13.定位钢珠:
轻荷重用型--钢珠用SUJ2硬度55HRC以上,螺丝本体用S45C硬度29~35HRC表面四三酸化铁被膜,耐热温度80度以下;
重荷重用型--钢珠用SUJ2硬度55HRC以上,螺丝本体用SUS304相当,耐热温度80度以下;
重荷重用型—钢珠用SUS440C,螺丝本体用SUS304相当,或用SUS631,耐热温度260度以下.
14.定位钢珠定位套/顶杆:
使用SK4材料,硬度53~58HRC.SK4为JIS合金工具钢中的耐冲击工具用钢,成分:
C-0.45~0.55,Si-0.35以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下,Cr/W-0.5~1.0,常用于冲模,铆钉头模,览.另SK4可用分型面时用的顶杆（在弹簧作用下顶开两板）.
15.调整用耐磨块:
（如抽芯上配合面上的嵌件）使用HPM2T硬度37~41HRC;
或是SKS3硬度53~56HRC;
另有HBsC4（铜合金）调整块,MoS2埋设,使用温度为-50度~+200度.也可使用SKD61,硬度48~52HRC.（如使用在锲度调整用耐磨块上---此时要设有圆销定位和螺丝锁紧）
16.拉杆:
使用SUJ2材料硬度58HRC以上,表面高周波烧入（深度0.8~2.0）范围为两部在台阶上10.0处.
17.灌嘴:
所用材质SKD61硬度48~52HRC;
DC53硬度58~62HRC;
HPM1相当使用硬度37~43HRC.或是SK3;
或是SUS440C硬度50~56HRC.其中SK3为工具碳钢,成分C-1.0~1.1,Si-0.35以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下.可用于弓锯,凿刀,量具,发条（弹簧）,剃刀,抽拉模.
SKS3:
油淬硬化的低合金冷作模具钢,耐磨性能好,易淬火,表面淬火硬度高,HRC>
62.淬火尺寸稳定,变形少.在交货状态时,材料为退火处理,55~207（HRC25~14）.相当中国牌号9CrWMn,瑞典的DF-2,及美国的O1钢种,适作用于冷冲压模具,塑料料模具及量具刃具.
18.圆柱形定位柱:
同轴度0.01/0.005（超精密级）内,外径分别为DK6/D+0.005/0,所用材质为SKD11,硬度58~62HRC.为冷轧金属模用之合金工具钢钢材,成分:
C-1.4~1.6,Si-0.4以下,Mn-0.6以下,P/S-0.03以下,Cr-11.0~13.0,另Mo-0.8~1.2,V-0.2
~0.5,Ni不超过0.5.可用于量规,抽拉模,螺丝搓牙线.（另亦可用SUJ2,硬度58~60HRC）;
SKD11适用于形状复杂而又可能变形的工具模,淬火硬度HRC>
62.相当于中国牌号中的Cr12Mo1V1或是Cr12Mo1V,瑞典的XW-41,以及美国的D2钢种,用于高耐性长寿命的各类冷冲压模具及冷剪切模,搓丝板等.交货时为退火处理硬度为:
HB<
255（HRC25）.总之是含高达12%的莱氏体冷作工具钢,硬度可处理至61HRC,具备有卓越的耐磨性与抗回火性,极佳的抗剪切强度和绝好的韧性.
19.模具用定位块,限位柱/止位梢等:
材质为S45C,硬度46~50HRC.为机械构造用碳钢,成分:
C-0.42~0.48,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.9,P-0.03以下,S-0.035以下.热处理可分为:
正常化,退火;
淬火`回火.另S45C作一般边接件用时,硬度38~43HRC,表面处理:
四三酸化铁被膜.另拉杆头部的止位环也可用S45C硬度34~43HRC.
20.斜度分型面用磨耗块:
可使用磨耗快的S50C,硬度38~45HRC.为机械构造用碳钢,成分:
C-0.47~0.53,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.9,P-0.03以下,S-0.035以下.（单材质而言:
S50C在高周波烧入下可达58HRC以上.）
21.弹簧垫圈:
用SWRH62硬度42~50HRC.SWRH62为硬钢线材,成分为:
C-0.59~0.66,Si-0.15~0.35,Mn-0.3~0.6-A型（或0.6~0.9-B型）.另P/S的含量在0.025以下,Cu为0.02以下.
22.塑料开闭器:
螺丝用SCM435;
塑料用POM耐热温度150度以下;
与之相配的圆筒用S45C表面四三酸化铁被膜,内表面粗糙度为0.4,侧面有气孔和小侧平面用来跑气.
23.机械式金属型开闭器:
大小卡头均用SKD11硬度58HRC以上;
外壳中与模座相贴的使用SK材料,硬度50HRC以上,另一半则使用SKD61硬度为50~55HRC;
另长的出脚使用S45C硬度为高周波烧入45HRC以上.
24.拉板与拉板上螺丝外套环:
材质S45C硬度38~43HRC表面处理:
四三酸化铁被膜.
25.冷却用黄铜:
材质为C3604,为快削黄铜.成分:
Cu-57.0~61.0;
Pb-1.8~3.7;
Fe为-0.5以下.材质被切削性好,用于螺栓,螺帽,小螺丝,电子零件和照相机零件等.
26.冲模两侧等高垫块:
材质为SKS93硬度54~58HRC,冷轧金属模用合金工具钢,成分:
C-1.0~1.1,Si-0.4以下,Mn-0.8~1.1,P/S-0.03以下,Cr-0.2~0.6,可用于剪刀,量规,抽拉模!
中与模板底面相接面的粗糙度为Ra1.6.另一般的面则为Ra6.3
27.托料梢/浮升梢:
所用材质为SK4硬度53~58HRC,另浮升用弹簧所用材质为SWP-A.
28.盘形弹簧:
用料为S60C;
S70C或是SK5M
㈡圆筒螺旋弹簧:
1.材质:
弹簧钢钢材:
SUP4,6,7,9,9A,10,10A;
以加热成型弹簧为主,为泛用弹簧.
硬钢线:
SWB/SWC,以常温成型弹簧为主,为泛用弹簧.
琴钢线:
SWP,以常温成型弹簧为主,耐腐蚀,泛用弹簧.
油回火弹簧用碳钢线:
SWO,以常温成型弹簧为主,为泛用弹簧.
油回火阀弹簧用碳钢线:
SWO-V,以常温成型弹簧为主,为耐腐蚀弹簧.
油回火阀弹簧用铬钒钢线:
SWOCV-V,以常温成型弹簧为主,为耐蚀,耐腐蚀性弹簧.
油回火阀弹簧用硅铬钢线:
SWOSC-V,以常温成型为主,为耐蚀,耐腐蚀性.
油回火弹簧用硅钢线:
SWOSM,常温成型为主,为泛用弹簧.
弹簧用不锈钢线:
SUS302,304,316,631.以常温成型为主,为耐热,耐蚀,泛用弹簧.
黄铜线:
C2600W-H,C2600W-EH,C2700W-H,C2700W-EH,C2800W-H.为常温成型为主.用途可为导电,非磁,耐蚀.
白铜线:
C7521W-H,C7541W-H,C7701W-H.常温成型弹簧为主,用途可以为导电,非磁,耐蚀.
磷青铜线:
C5101W-H,C5191W-H,C5212W-H.以常温成型弹簧为主,用途可以为导电,非磁,耐蚀.
铍铜线:
C1720W-H,迷路温成型为主,导电,非磁,耐蚀性用途.
2.受反复负载时疲劳强度有关加工处理的各因素:
A.强化,脱碳的影响:
脱碳层在极薄厚度（0.05mm）时能使疲劳强度急下降,耐久度低下30~40%,另热间成型弹簧的氧化作用使表面变粗,对疲劳强度有较大的影响.表面Ra为20~30um时,疲劳强度将行减半.
B.形状尺寸的影响:
弹簧的硬度因素与凹割系数,形状系数有关,尽力避免断面的剧烈变化和凹割.另同一材料直径大者疲劳强度要差.如直径20的比直径5~10的强度要差20%.
C.电镀的影响:
可使钢线的疲劳强度降低10~20%.但对腐蚀环境中的疲劳强度之降低有减少.
D.腐蚀疲劳的影响:
在腐蚀环境中反复负载时,几乎使弹簧没有耐久度存在.
㈢电极材料:
常用的为石墨,紫铜,铜钨合金,银钨合金等;
石墨电极易加工,但电极损耗比较大,模具精度不易保证,仅用于精度不高的锻压类硬质合金型腔模的电火花加工;
紫铜,铜钨合金,银钨合金适用于精度要求较高的磁性材料和粉未冶金产品的硬质合金型腔模的电火花加工.铜钨合金,银钨合金价格贵,锻造成型困难,但电极损耗极少,特别适用于高精度,多沟槽类硬质合金型腔模的电火花加工,而经过反复锻造的紫铜材料因其电极损耗适中,机械加工性能良好,是一般硬质合金型腔模理想的电极材料.
1.电极尺寸的计算:
电火花加工主要有:
单电极平动加工法;
多电极更换加工法;
电极分解加工法.
A.粗加工电极尺寸=模具尺寸±
（放电间隙+平动量）=模具尺寸±
0.35~0.5
B.中加工电极尺寸=模具尺寸±
0.18~0.35
C.精加工电极尺寸=模具尺寸±
0.06~0.15
2.电火花加工硬质合金型腔模的加工工艺
⑴经济电流密度:
根据经济电流密度选择初始加工电流值,再由初始加工电流值的大小选择初始放电加工条件.经济电流密度指:
工件被电蚀部分单位投影面积上所承受的放电加工电流的大小.则放电加工电流=经济电流密度X工件表面投影面积.一般情况下经济电流密度的经验值:
粗加工:
Ij粗=（3~5）A/cm²
中加工:
Ij中=（1~3）A/cm²
⑵粗糙度升级:
可根据粗糙度升级概念来选择粗,中,精加工条件来编制放电加工程序.以下为粗糙度在粗,中,精,精细加工中的经验值范围:
Ra>
12.5um
中加工:
Ra=2.5~12.5um
精加工:
Ra=0.6~2.5um
精细加工:
Ra<
0.6um
下表为一组放电条件相对对应的粗糙度以及加工电流值:
放电条件
C190
C180
C170
C160
C150
C140
C130
C120
C110
C100
粗糙度um
75
65
50
40
36
32
26
17
12
6
加工电流A
25
21
14
10
8
7
6
4
2
1
依粗糙度升级,为了使加工表达到最终要求的表面粗糙度值作为下一个放电的条件,每次应将表面粗糙度值降低一半,这是分段加工的最快方法,为了提高加工速度且使电极损耗小一些,应注意在粗加工和精加工时峰值要相对小一些.则以上可选择:
C190—C160—C130—C110或C180—C140—C120—C100
⑶提高硬质合金型腔模电火花加工效率的有效途径:
①多电极加工:
分粗,中,精多电极加工,可使粗加工中电流加大,速度快
②电极冲水:
是影响加工的主要因素,特别对盲孔型加工,由于排屑困难,容易产生二次放电,烧伤工件,另出现积炭现象而自动抬刀影响效率.故可以在适当位置做冲水孔,孔径直径为Ø
1.5~2.0mm,要有一定的压力.
③加工参数的调整:
影响最大的是脉冲宽度和峰值电流.
注:
用模芯插入式定位防偏或是自身加强强度;
另因高度较大,无法在原有注塑机上满足最大合模要求,在此利用开模动作脱模.
㈣模具钢材的性能对比:
1.冷作模具钢:
SKS3:
同国产9CrWMn,美国的o1,瑞典的df-2.见前所述
SKD1:
高碳高铬工具钢,具有较高的淬透性,较小的淬火变形性.淬火硬度达:
HRC>
60,耐磨性能好.相当于中国牌号的Cr12,瑞典的XW-5,美国的D3钢种.交货状态:
退火处理HB267~217（HRC28~18）.用于冲击负载较小的冷冲模,拉伸模,压印模和冷切剪模.SKD1属冷轧金属模用SKS系列合金工具钢,成分:
C-1.8~2.4,Si-0.4以下,Mn-0.6以下,P/S-0.03以下,Cr-12.0~15.0可用于拉线模与抽拉模.
SKD11:
同国产的Cr12Mo1V1,或是Cr12Mo1V,以及美国的D2钢,见上所述.另外热处理后性能:
淬火温度1010度,淬火介质为空气,回火温度为204度,回火持硬度HRC58~60.
DC-53:
有高淬透性,高硬度,高耐磨共晶碳化物均匀,韧性高,不易开裂.HRC>
62.相当国牌号中的Cr8Mo1V1,适用于高韧性,高耐磨性的深冲模及花模.交货时退火处理:
255（HRC25）
6Cr5MnSi:
国牌号,退火状态硬度低,易于加工,液火硬度高,HRC>
58,韧性和耐磨性能好,适用于雕花模,油压印模,压机模,切边模,压制钛金属,不锈钢等材料.交货时退火处理:
220（HRC18）
2.热作模具钢:
同国产4Cr5MoSiV1,瑞典的8407,美国的H13,见上所述,另外热处理后性能:
淬火温度1010度,淬火介质为油,回火温度为550度,回火后硬度为HRC53~55
SKD5:
为SKS合金工具钢系中的热轧金属模用钢,在高温下有较高的强度和硬度,抵抗冷热交变的耐疲劳性能好.相当国牌号:
3Cr2W8V.也同美国的H21钢种,成分为:
C-0.25~0.35,Si-0.4以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下,Cr-2.0~3.0,W-9.0~10.0,V-0.3~0.5.适用于制作高温下高应力,但不受冲击负荷的凸模,凹模;
也可供作同时承受较大的压应力,弯应力和拉应力的模具.如冲模,压铸模,押出模.交货时退火处理,硬度HB<
255.即HRC25.
SKT4:
也为SKS合金工具钢系中热轧金属模用钢,有良好的淬火性能,韧性,强度和耐磨性好,在室温和在500~600度时的力学性能几乎相同,相当于国牌号:
5CrNiMo,同美国的L6钢种.成分如下:
C-0.5~0.6,Si-0.35以下,Mn-0.6~1.0,P/S-0.03以下,Ni-1.3~2.0,Cr-0.7~1.0,Mo-0.2~0.5,可用来作各种大中型锻模,以及模块.交货时为退火处理:
硬度HB241~197,即硬度HRC23~12
SKD6:
也为SKS合金工具钢系中热轧金属模用钢,空冷硬化钢,中温作业下有很好的韧性,较好的热强度,热疲劳性能和一定的耐磨性.相当国牌号中:
4Cr5MoSiV,同美国的H11,成分为:
C-0.32~0.42,Si-0.8~1.2,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下,Cr-1.0~1.5,V-0.3~0.5,适用于制造铝铸件的压铸模,热挤压模和穿孔用的工具及压力机锻模,塑料模.如冲模,压铸模,押出模.交货时退火处理,硬度HB<
235,即HRC22
3.塑料模具钢:
3Cr2Mo:
国牌号,同于瑞典的618,同美国的P20,交货时可预硬至HRC30~36,或是退火至HB<
235（HRC22）.预硬材料可以免除热处理,永不变形,适合电蚀加工,易于镜面抛光.常用于热塑性塑料料的注塑模,吹塑模和挤压模.
3Cr2NiMo:
国牌号,同瑞典的718钢,美国的P20+NI钢,交货时预硬至HRC30到60,己预硬不需要再淬硬,永不变形,适合于电蚀加工易镜面抛光处理,综合力学性能好,可再加硬至HRC>
40.常用于有镜面抛光要求的大型塑料模具.
SUS420J2:
为麻田散铁系SUS不锈钢种,相当于国产4Cr13钢.瑞典的S136钢,美国的S42000钢,交货时预硬至HRC30~36,或是退火HB<
235,即HRC22.性能不锈耐腐蚀,预硬钢免除热处理,永不变形;
退火钢淬火回火后硬度高达HRC>
50,有超镜面加工性能.常用于有腐蚀气体的含氟塑料或是添加阻燃剂的有腐蚀的塑料模具.其成分:
C-0.26~0.4,Si-1.0以下,Mn-1.0以下,P-0.04以下,S-0.03以下,Ni-0.06以下,Cr-12.0到14.0
3Cr17Mo:
国牌号,同瑞典的168钢,交货时预硬至HRC30~36,或退火HB<
285,即HRC30.为不锈耐腐蚀钢,抗腐蚀性能好,耐磨性能高,退火料淬火回火后硬度可达HRC46~48,常用于高防腐蚀及需要镜面抛光的模具,特别适合于用PVC料.
NAK80:
相当于国产钢种10Ni3MnCuAl,交货时时效硬化,硬度达HRC36~43.可免除热处理,永不变形,表面至中心硬度均匀,电蚀加工性能良好.常用于镜面要求的摄影机,收音机,音响设备和透明罩以及胶片等.
SUS420/SUS420J2:
相当于国产3-4Cr13,美国的420,是抗腐蚀马氏体不锈钢,热处理状态下有有良好的材料稳定性,极佳的抛旋光性和退火状态下良好的机械加工性能.
SCM440:
相当于国产42CrMo,美国的4140,适合制作中小型挤出模具,材料达高微观纯凈度和结构上的高匀质水平,
SUS630:
相当于国产的OCr17NiCu4Nb,美国的17-4PH.新钢种是沉淀硬化型马氏体不锈钢,该钢种可具备所有性能的使用,或是适用于一定硬度级别上对机械性能的变化范围有比较大的要求时所选用的材料,适用在对韧性/硬度/抛旋光性能/抗腐蚀性能有综合要求的模具上.
㈤模具钢材新材料
1.美国合金工具钢分类:
Hà
热作工具钢Aà
冷作模具钢Dà
冷作工具钢Oà
冷作工具钢Sà
耐冲击工具钢Là
特殊用途工具钢Fà
特殊用途工具钢Pà
塑料模具钢
2.模具钢按热处理分类:
A预硬化钢:
在钢厂先进行淬火回火处理,使硬度达HRC30~40,在预淬硬的条件下交货,各户直接加工成模具,不经过热处理.如美国的P20,日立的HPM2,大同的PDS5等.
B淬火回火型:
中等含碳量并以Cr/Mo/V/W等合金化,硬度要求在HRC45~60,具有较高耐磨性的钢.如冷作模具钢的SKD11,SKD12和热作模具钢SKD61.又有为改善韧性和抗回火稳定性,组织均匀性而有日立HPM31,FDAC和高周波的KD21,大同的PD613,DH2F.
C析出硬化型:
指马氏体时效钢,在固溶状态下经较长时间的时效析出,硬度在HRC38~52,具有高强度,高耐磨性,高韧性和好的镜面加工性以及变形小的热处理变形.一般含碳量较低,通达加入一定量的Ni,Al,Ti,Mo,Cu等元素.如美国的P21,大同的NAK55,NAK80,日立的HPM1,HPM50,大同的MASIC.另日立的YAG韧性好,镜面加工好但成本高,使用范围受限制.
D表面处理型:
进一步提高模具的表面硬度,HRC>
60,甚至达HV2000到HV4000（HV940=HRC68）,从而提高模具的耐磨性,抗热粘结性和脱模性,主要有:
渗碳/氮/硫/铬/铝/硼/PVD/CVD法和火焰淬火法.
3.日本大同S-STAR钢（SUS420J2改良型）详细资料:
超镜面,高硬度,耐腐蚀塑料模具钢（32HRC预硬型,53HRC淬火回火型），性价比极佳
⑴特长:
*耐蚀性良好（马氏体系不锈钢）
*热处理硬度:
可达53HRC
*超镜面性
*热处理尺寸变化极小（0.03%以内）
*内质均匀健全（ESR精炼）
*蚀花加工性,EDM性良好
*预硬状态交货,亦可直接刻模使用
⑵用途:
*超镜面塑料模具用钢,如光学透镜用模等
*耐腐蚀高硬度塑料模具用钢,如医疗械用模,化学品容器用模,食品容器用模,瓶盖模,磁带盒模
*适用的成形树脂材料有:
PMMA,PC,EP,PP,PS,PVC,PE,PF,添加阴燃剂树脂等
⑶化学成份:
大同钢号
（JIS）
交货状态（硬度）
C
Si
Cr
Mo
V
S-STAR
（SUS420J2改良）
回火（229HB以下）预硬（30~34HRC）
0.38
0.90
13.5
0.10
0.30
⑷镜面加工性:
预硬条件下,用于一般艺术造型和半透明品用钢;
在淬火条件下,用于透明外装制品和超镜面制品用钢.
⑸热处理:
淬火条件:
1030°
C×
60分真空炉气冷
500°
C预热à
800°
1020~1070°
C加热à
空/油/气冷
回火条件:
低温或高温回火2次为好
重视耐蚀性和热处理尺寸变化:
低温回火200~400°
C空冷
重视硬度:
高温回火490~510°
C空冷,且提高淬火温度
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