模具選材所需滿足的工藝性能要求

模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。 1. 淬透性 淬透性是指在規(guī)定條件下用試樣淬透層深度和硬度分布來表征的材料特征，它主要取決于材料的臨界淬火冷速的大小。在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力，它表示鋼接受淬火的能力。鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性，它只取決于其本身的內(nèi)部因素，而與外部因素無關。鋼的淬透性主要取決于它的化學成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時間等因素有關。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學性能以及可選用鋼件淬火應力小的淬火劑，以減少變形和開裂。 2. 氧化、 氧化： 狹義地，氧元素與其他的物質(zhì)元素發(fā)生的化學反應，稱其為氧化，也是一種重要的化工單元過程。 廣義的氧化，指物質(zhì)失電子(氧化數(shù)升高)的過程， 人的新陳代謝也像是氧化作用，亦即人體每天都在生銹，所產(chǎn)生的鐵銹在醫(yī)學里就叫自由基。自由基是一種帶有未配對電子的粒子。因為帶有單數(shù)電子，所以非常不穩(wěn)定，具有高度的化學反應性，很容易和周遭的分子反應，使安定分子也變成自由基。如此一再重復，就會衍生大量的自由基。自由基非?；钴S，非常不安分。就象我們?nèi)祟惿鐣械牟桓始拍膯紊頋h一樣，如果總也找不到理想的伴侶，可能就會成為社會不安定的因素。 一般情況下，生命是離不開自由基活動的。我們的身體每時每刻都從里到外的運動，每一瞬間都在燃燒著能量，而負責傳遞能量的搬運工就是自由基。當這些幫助能量轉換的自由基被封閉在細胞里不能亂跑亂竄時，它們對生命是無害的。但如果自由基的活動失去控制，超過一定的量，生命的正常秩序就會被破壞，疾病可能就會隨之而來。 所以說自由基是一把雙刃劍。已知有許多疾病皆肇因于自由基作祟，如類風濕性關節(jié)炎、急性呼吸窘迫癥候群、艾滋病以及牙周病等。自由基除會對細胞產(chǎn)生傷害外，最惡劣的伎倆在于能發(fā)動自由基連鎖反應，進一步惡化、傷害體內(nèi)組織。這種連鎖反應相當驚人：正常的化學物質(zhì)系由原子與分子構成且需攜帶二個成對電子來維持化學狀態(tài)的安定;而自由基即是含有不成對電子的分子或原子，因此它極須搶奪其它分子或原子的電子湊對，才能安撫它的野性，保持安定。然而，如果自由基豪奪的對象是蛋白質(zhì)、碳水化合物、醣類、脂肪等人體必須物質(zhì)，則這些失去電子的營養(yǎng)成分，不僅因為遭氧化而面目全非，更會進一步利用其自由基的新身分，再去搶奪其它電子由此形成惡性循環(huán)的自由基連鎖反應;人體的功能因此逐漸損傷敗壞。 3、脫碳敏感性 decarbonization一種凈化氣體的過程，指脫除混合氣體中的二氧化碳，主要見于合成氨生產(chǎn)原料氣或煤氣的處理。脫除原料氣中二氧化碳的方法，分為3類。 (1)物理吸收法最早采用加壓水脫除二氧化碳，經(jīng)過減壓將水再生。此法設備簡單，但脫除二氧化碳凈化度差，出口二氧化碳一般在2%(體積)以下，動力消耗也高。近20年來開發(fā)有甲醇洗滌法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法等，與加壓水脫碳法相比，它們具有凈化度高、能耗低、回收二氧化碳純度高等優(yōu)點，而且還可選擇性地脫除硫化氫，是工業(yè)上廣泛采用的脫碳方法。 (2)化學吸收法具有吸收效果好、再生容易，同時還能脫硫化氫等優(yōu)點。主要方法有乙醇胺法和催化熱鉀堿法。后者脫碳反應式為： K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 為提高二氧化碳的吸收和再生速度，可在碳酸鉀溶液中添加某些無機或有機物作活化劑，并加入緩蝕劑以降低溶液對設備的腐蝕。其中工業(yè)上廣泛應用的方法(表5—9)有多種。 3.切削加工性 切削加工性(可切削性，機械加工性)：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件 的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來衡量。它與金屬材料的化學成分，力學性能，導熱性及加工硬化程度等諸多因素有關。通常用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈難切削，硬度雖不高，但韌性大，切削也較困難。一般非鐵金屬(有色金屬)比鐵金屬切削加工性好，鑄鐵比鋼好。 4. 退火工藝性 退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性;消除殘余應力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向;細化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。準確的說，退火是一種對材料的熱處理工藝，包括金屬材料、非金屬材料。而且新材料的退火目的也與傳統(tǒng)金屬退火存在異同。 5.淬硬性 鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中WC%。 鋼的淬透性和淬硬性是兩種完全不同的概念。鋼的淬硬性是指鋼在理想條件下淬火能達到最高硬度的能力，它主要取決于馬氏體的碳含量。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定高。如低碳合金鋼的淬透性相當好，但它的淬硬性卻不高，再如高碳工具鋼的淬透性較差，但其淬硬性高。 6. 可鍛性 金屬具有熱塑性，在加熱狀態(tài)(各種金屬要求溫度不同)，可以進行壓力加工，稱為具有可鍛性。指金屬材料在壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱態(tài) 或冷態(tài)下能夠進行錘鍛，軋制，拉伸，擠壓等加工。可鍛性的好壞主要與金屬材料的化學成分有關。 金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的性能，也叫工藝塑性?？慑懶灾笜送ǔＳ媒饘俨牧显谝欢ㄋ苄宰冃畏绞较卤砻骈_始出現(xiàn)裂紋時的變形量來表示，這個變形量稱為臨界變形量。各種鍛壓加工的變形方式不同,表示可鍛性的指標也不同。鐓粗以壓縮率表示,延伸以延伸率或截面縮小率表示，扭轉以扭角表示。 7.淬火變形開裂傾向 常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。 8.可磨削性 砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。