模具材料的性能要求及保养常识

模具材料的性能要求及保养常识
一、模具材料选材要求
模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。

模具选材需要满足三个原则，模具满足耐磨性、强韧性等工作需求，模具满足工艺要求，同时模具应满足经济适用性。

模具满足工作条件要求
1、耐磨性
坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。

所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影响耐磨性的主要因素。

一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。

另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

2.强韧性
模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。

为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。

模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

3.疲劳断裂性能
模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。

其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。

模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

4.高温性能
当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。

因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。

5.耐冷热疲劳性能
有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。

冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

6.耐蚀性
有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF 等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。

工艺性能
模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。

为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

1.可锻性
具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。

2.退火工艺性
球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。

3.切削加工性
切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。

4.氧化、脱碳敏感性
高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。

5.淬硬性
淬火后具有均匀而高的表面硬度。

6.淬透性
淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。

7.淬火变形开裂倾向
常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。

常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。

8.可磨削性
砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。

1、使用性能1.密度小：塑料密度小，对于减轻机械设备重量和节能具有重要的意义，尤其是对车辆、船舶、飞机、宇宙航天器而言。

2.比强度和比刚度高：塑料的绝对强度不如金属高，但塑料密度小，所以比强度
(σb/ρ)、比刚度(E/ρ)相当高。

尤其是以各种高强度的纤维状、片状和粉末状的金属或非金属为填料制成的增强塑料，其比强度和比刚度比金属还高。

3.化学稳定性好：绝大多数的塑料都有良好的耐酸、碱、盐、水和气体的性能，在一般的条件下，它们不与这些物质发生化学反应。

4.电绝缘、绝热、绝声性能好。

5.耐磨和自润滑性好：塑料的摩擦系数小、耐磨性好、有很好的自润滑性，加上比强度高，传动噪声小，它可以在液体介质、半干甚至干摩擦条件下有效地工作。

它可以制成轴承、齿轮、凸轮和滑轮等机器零件，非常适用于转速不高、载荷不大的场合。

6.粘结能力强。

7.成型和着色性能好。

经济要求在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。

因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。

另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买
修模据不完全统计，机械加工行业中每年模具的消耗量价值是各种机床总价值的五倍，可想而知，机械、冶金、轻工、电子等行业中模具市场是如此的巨大。

又如：在冶金行业，每年仅热轧轧辊消耗量就在三十万吨以上，热轧辊价值占钢材生产成本的5%以上。

模具的大量消耗，不仅直接增加生产成本，而且因频繁更换模具而造成大量生产线频繁停产造成更大的经济损失。

模具的失效事实上均因其表层局部材料磨损等原因而报废，而且模具的加工周期很长、加工费用极高(尤其是精密复杂模具或大型模具制造加工费高达数十万元乃至数百万元)。

因此，对模具真正承受磨损作用的特定部位进行表面强化，以大幅度延长、提高工模具的使用寿命，无疑是一种具有重要经济意义的方法。

另外，大多数模具只因表面很薄一层材料被磨损后即失效报废，因此，只须对模具及关键金属零部件表面磨损局部区域进行修复，并在修复过程中把模具表面真正实际承受磨损的表面涂上一层高硬度高耐磨金属层，就可“变废为宝”，不仅使模具得到修复，修复后的模具的使用寿命还将较原模具大幅度提高，经济效益巨大(例如：修复一根电厂电机大型轴包括各种准备时间在内用微束冷焊机也仅需数天时间，但可创造上百万元的经济效益)。

模具修补机是修复模具表面磨损、加工缺陷的高新设备。

模具修补机的原理是利用高频电火花放电原理，对工件进行无热堆焊，来修补金属模具的表面缺陷与磨损，主要特点是热影响区域小，模具修复后不会变形、不退火、无应力集中、不出现裂纹，保证了模具的完好性;也可以利用它的强化功能对模具工件进行表面强化处理，实现模具的耐磨性、耐热性、耐蚀性等。

模具修补机强化模具寿命长，经济效益好。

可以应用各种铁基合金(碳钢、合金钢、铸铁)等、镍基合金等各种金属材料模具及工件的表面强化及修复并大幅提高使用寿命。

应用范围：机械、汽车、轻工、家电、石油、化工、电力等工业装备制造部门及使用部门，航空发动机关键耐磨件、热挤压模具、温挤压膜具、热锻摸、轧钢滚动导卫、轧辊、汽车发动机凸轮轴等零件及模具
16维护保养1：模具长时间使用后必须磨刃口，研磨后刃口面必须进行退磁，不能带有磁性，否则易发生堵料。

模具使用企业要做详细记载、统计其使用、护理(润滑、清洗、防锈)及损坏情况，据此可发现哪些部件、组件已损坏，磨损程度大小，以提供发现和解决问题的信息资料，以及该模具的成型工艺参数、产品所用材料，以缩短模具的试车时间，提高生产效率。

应在注塑机、模具正常运转情况下，测试模具各种性能，并将最后成型的塑件尺寸测量出来，通过这些信息可确定模具的现有状态，找出型腔、型芯、冷却系统以及分型面等的损坏所在，根据塑件提供的信息，即可判断模具的损坏状态以及维修措施。

2：弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏，通常出现断裂和变形现象。

采取的办法就是更换，在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号，弹簧的规格和型号通过颜色、外径和长度三项来确认，只有在三项都相同的情况下才可以更换。

弹簧以进口的质量为佳，著名品牌有Raymond模具弹簧等。

3：模具使用过程中冲头易出现折断、弯曲和啃坏的现象，冲套一般都是啃坏的。

冲头和冲套的损坏一般都用相同规格的零件进行更换。

冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。

4：紧固零件，检查紧固零件是否松动、损坏现象，采取的办法是找相同规格的零件进行更换。

5：压料零件如压料板、优力胶等，卸料零件如脱料板、气动顶料等。

保养时检查各部位的配件关系及有无损坏，对损坏的部分进行修复，气动顶料检查有无漏气现象，并对具体的情况采取措施。

如气管损坏进行更换。

要对模具几个重要零部件进行重点跟踪检测：顶出、导向部件的作用是确保模具开合运动及塑件顶出，若其中任何部位因损伤而卡住，将导致停产，故应经常保持模具顶针、导柱的润滑(要选用最适合的润滑剂)，并定期检查顶针、导柱等是否发生变形及表面损伤，一经发现，要及时更换;完成一个生产周期之后，要对模具工作表面、运动、导向部件涂覆专业的防锈油，尤应重视对带有齿轮、齿条模具轴承部位和弹簧模具的弹力强度的保护，以确保其始终处于最佳工作状态;随着生产时间持续，冷却道易沉积水垢、锈蚀、淤泥及水藻等，使冷却流道截面变小，冷却通道变窄，大大降低冷却液与模具之间的热交换率，增加企业生产成本，因此对流道的清理应引起重视;对于热流道模具而言，加热及控制系统的保养有利于防止生产故障的发生，故而尤为重要。