冷挤压工艺对材料的要求

来源：塑胶五金网发布时间：2007-12-16 14:46:05点击率：

　　挤压技术现在已经有了很大的发展，但是，这种技术在生产上能否稳定、推广应用，模具使用寿命的长短有决定性的影响。

　　挤压模具材料及热处理，是为适应这一项技术的发展而逐步发展起来的。目前，模具材料可以在低合金工具钢，高碳高铬合金工具钢，高速钢，硬质合金等较为广泛的范围内选用。因此，按照冷挤压工艺特性的要求，合理选用模具材料，制定正确的热处理工艺，是保证获得具有较长使用寿命及经济合理性的重要环节。

　　为了合理选用模具材料，首先应对模具在挤压过程中的工作情况及所要求的性能进行分析。

　　一、模具在挤压过程中承受的应力

　　1.承受大的挤压力：金属在冷挤压时的变形抗力是很大的，如挤压低碳钢(σb=400(兆帕)反挤压的单位挤压力可达2000～3000(兆帕)，当润滑和表面处理不当时，其单位挤压力甚至高达3000～3500(兆帕)，这个数值已超过了一般模具钢的弹性极限，有可能使模具在挤压过程中产生微量的塑性变形，而使挤压件尺寸精度较差，严重时将发生模具的破损。

　　2.因偏心负荷而引起的弯曲应力：因毛坯两端不平，毛坯与凹模间隙大，模具加工及装配的同轴度偏差过大等原因，都会引起凸模承受较大的偏心弯曲应力，而导致模具早期折断。

　　3.连续作用的冲击力：机械式的冷挤压机，实际上是以连续的冲击式施加负荷于模具上。近年来，虽然广泛采用了液压缓冲装置，但仍不可能完全消除这种冲击负荷。对于高硬度(HRC≥60)的模具，当存在某些表面和内部缺陷时，会引起应力集中而过早脆裂。

　　4.模具表面磨损：模腔内的金属在强大外力作用下，产生塑性流动时，会引起模具表面的磨损。当模具表面存在贫碳、软点、组织不均匀等缺陷时，会加速模具的磨损产生模具表面早期破坏。

　　5.模具温度升高而加速模具的磨损：由于金属的变形与摩擦原因而产生的热，在连续生产过程中，会使模具的温度逐步上升：可能达到200℃甚至更高，对于一些模具材料，会产生回火作用，而降低模具的性能。

　　二、冷挤压工艺对模具材料的要求

　　综合前述的冷挤压模具在工作过程中所承受的负荷情况，模具材料应能满足以下几方面的基本要求。

　　1.具有高的强韧性：模具在挤压过程中要同时承受极大地挤压力、弯曲应力、冲击等复杂的负荷。故要求所选用的材料，经过热处理后，应具有高的强韧性。因此，模具材料应有良好的淬透性(保证模具能淬透)及均匀的组织。大块的碳化物及严重的偏折，纤维方向性和非金属夹杂等内部缺陷，都会使模具的强韧性降低，或在受负荷时引起应力集中，造成模具早期破坏。

　　2.足够的热稳定性：当连续生产时，模具的温升有时达到或超过200℃，这对用160～180℃作回火温度的模具材料，会使强度、硬度下降，故用于温升较高的模具材料，应具备良好的抗回火稳定性。

　　3.良好的耐磨性。模具应有高的耐磨性，才能保证正常的使用寿命，生产出大批量合格的挤压件。一般来说，钢的硬度与耐磨性在一定条件下是成正比的。故要求模具材料不但要有足够的淬透性，还要有高的淬硬性。但除了硬度外，决定钢的耐磨性的还有热处理后基体组织的粗细，成分、过剩与口火析出碳化物相多少、大小、类型、分散度及红硬性等。如高连钢与低合金工具钢，虽然热处理后具有同样的硬度值，实际使用时，前者耐磨性要高得多，而含有80%以上WC的硬质合金，其耐磨性比钢材高数十倍。所以，在大批量的挤压生产时，为得到模具长的使用寿命，仍然多用价格高、工艺性复杂的高速钢、硬质合金为模具材料。

　　4.良好的工艺性：冷挤压模具的制造周期长，工艺复杂，精度要求高。一般均须经过锻造、切削加工、热处理、磨削或其它精加工等。故只有工艺性比较良好的材料，才能满足生产上的需要。

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