从模具材料角度浅谈模具制造技术的发展前景

从模具材料角度浅谈模具制造技术的发展前景指导教师：….学院：机械工程学院姓名：….学号：……时间：2015年10月目录1.模具制造技术的基本概述.......................................................................................................32.从模具材料的视角中透视模具制造的现状...........................................................................33.模具材料的基本概述...............................................................................................................43.1模具材料的应用与发展....................................................................................................43.1.1金属成型常用模具材料.........................................................................................43.1.2塑料成型模具材料.................................................................................................53.2模具材料的作用和地位....................................................................................................63.3我国模具材料及其处理技术的发展前景........................................................................64.从模具材料视角出发的相关建议及总结...................................................................................6从模具材料角度浅谈模具制造技术的发展前景摘要：模具工艺对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。模具制造水平的高低已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。而模具材料对于模具制造技术的影响又是至关重要的。所以在我们大力发展模具制造业时，不能忽略模具材料对其重要影响。从模具材料创新的角度出发来研究模具制造技术的发展前景必然是我们研究的一个不可忽略的方向。关键词：模具制造，新材料，发展中图分类号：文献标识码：1.模具制造技术的基本概述在现代工业生产中，模具是生产各种工业产品的重要工艺装备。它以其特定的形状通过一定的方法使原材料成型，采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和新材料等一系列优点。在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工艺对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。模具制造水平的高低已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。所以总体来说，根据我国当前国情，促进模具制造技术发展的主要因素可具体为：(1)从提高生产效率角度出发，提高制造设备水平(2)从使用寿命长短角度出发，加强新材料的应用(3)从使用提高效率角度出发，提高标准化程度(4)从数字模具发展角度出发，大力发展模具CAD/CAM技术同时也源于模具制造技术在我国机械制造中的重要地位，我们要求机械制造过程中必须满足的基本要求包括制造精度高、使用寿命长、制造周期短。基于其使用寿命这一点，我们对模具材料的使用及热处理工艺有着严格的要求。2.从模具材料的视角中透视模具制造的现状尽管我国模具工业发展较快，模具制造水平也在逐步提高，但和工业发达国家相比，仍存在较大。主要表现在模具品种少、力量分散、管理水平低等方面。许多模具（尤其是精密、复杂、大型模具）由于国内制造水平的限制，不得不依赖进口。目前我国模具的平均寿命仅为国外模具平均寿命的1/5至1/3，造成这一差距的因素中，模具材料和热处理方面的影响占60%以上。其中模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率、和生产成本的重要因素。只有高质量品质齐全的模具材料，模具质量才能真正提高。由此我们不难看出，模具材料在提高模具制造水平中发挥着重要作用。3.模具材料的基本概述3.1模具材料的应用与发展在建国以来的50多年中，我国的模具工业发展迅速，现已成为独立的工业体系，特别是1989年国务院在《当前产业政策要点的决定》中将模具列为“机械工业技术改造序列的第一位”以来，在模具材料的研究与开发模具的热处理工艺、模具的表面处理技术等方面都取得了巨大的成就。目前，我国的模具钢产量已经跃居世界前列，基本满足了模具制造业的需要，已逐步发展成为国民经济中重要的基础工业。在金属成型常用模具材料方面的冷作模具钢、热作模具钢、冲压模具材料以及塑料成型模具材料方面我们均有了长足发展。3.1.1金属成型常用模具材料在制造模具的材料中，我们大致可将其分为金属材料和非金属材料，在金属材料方面，又可以分为钢铁、和非铁金属。而钢铁材料中有尤其以模具钢最为常见。模具钢可具体分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。3.1.1.1热作模具材料5CrNiMo和5CrMnMo是常用的锤锻模钢，前者以用于大型(锻模高度大于300mm)或型腔复杂的热锻模；而5CrMnMo适宜于制造中、小型锻模(锻模高度小于300mm)。两种钢的主要缺点是热强度、热稳定性能稍差，在受热条件较恶劣的热锻模(400℃以上)时，热强性和使用寿命不足。所以针对这一不足并结合我国资源条件，我国自主研制了HM1钢(4Cr3Mo3W2V)和HM3钢(3Cr3Mo3VNb)。HM1钢获国家发明奖。这两种钢突出的优点是具有最高的室温与高温冲击韧性和优良的抗冷热疲劳性，适用于制造高温、高速、高载荷、火冷条件下工作因断裂或热疲劳失效的热作模具。除此之外我国自主研制的新型钢种还有HM1、HM3、RM2、GR、H13、HD、012A1、CG-2等。这些钢具有较高的热稳定性、高温强调、耐磨性及抗热疲劳性，常用于制造热挤压模、热锻模、热冲压模、压铸模等，使其使用寿命比5CrNiMo和5CrMnMo钢提高数倍。3.1.1.2冷作模具钢对冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐磨性，足够的强度和韧性，高的疲劳寿命，良好的抗擦伤和咬合性能以及良好的工艺性能。常用的冷镦模具钢有T10A、9SiCr、9Cr2、Cr12MoV等，凹模镶块可用Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2、WC（含13%～25％Co）、W18Cr4V钢制造，形状复杂、冲击大的凸模可采用耐冲击钢5CrW2Si、60Si2Mn和基体钢。冷镦模具表面要求高硬度（≥60HRC），硬材料的冷镦模具要整体淬硬，以防压塌；在保证不堆塌的前提下，为了使模具有足够的韧性，防止开裂，冷镦模具的心部硬度以40～50HRC为宜。所以在冷作模具钢方面，我国研制的新型冷作用模具钢材料有65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）、6Cr4Mo3Ni2WV（CG—2）、5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）、65W8Cr4Ti（LM1）和65Cr5Mo3W2VSiTi（LM2）等；这些材料具有高的强韧性，良好的耐磨性，可使用于冷挤压模、冷镦模和冲模，并使其使用寿命成倍提高。3.1.1.3塑料模具钢在塑料模方面，相继开发了SM1/SM2/06Ni/3MoA/PCR/PMS钢等。这些钢有适当的强韧性，热处理工艺简单，变形小，易于切削加工，常用于挤塑模、压铸模、注射模、吹塑模等模具生产。用于制造模具的普通硬质合金材料正走向成熟，目前已经在冷冲裁模、拉丝模、冷镦模、无磁模等模具上广泛应用。3.1.2塑料成型模具材料模具材料的非金属材料主要包括陶瓷、橡胶、树脂三大类。其中树脂材料中的塑料模具更是我们最为常用的模具材料，我们通常要求该材料要高度纯洁，组织均匀致密，无网状及带状碳化物；无孔洞疏松及白点等缺陷；应具有良好的热加工工艺性能，热处理变形少，尺寸稳定性好；淬透性高，热处理后应具有高的强韧性、高的硬度和耐磨性，等向性能好；在硬化状态下应具有良好的镜面抛光性（成型面表面粗糙度Ra≤0.100μm）及花纹图案蚀刻性；预硬后应具有良好的切削加工性；应具有良好的耐氟氯腐蚀性和一定的耐热性。3.2模具材料的作用和地位模具是材料成型加工中的重要工艺装备，是机械，电子，轻工，国防等工业生产的重要基础之一。随着模具工业的迅速发展，对模具的使用寿命、加工精度等提出了更高的要求。其中模具材料是制造模具的物质基础，模具材料性能的好坏和使用寿命的长短，将直接影响加工产品的质量和生产的经济效益。其中模具材料是影响模具使用寿命的极其重要的因素，所以世界各国都在不断研究和开放新型模具材料，改进模具的热工艺处理，以求实现更大的经济效益。模具的材料性能主要包括使用性能和工艺性能。模具材料的使用性能将直接影响模具的质量和使用寿命，而模具材料的工艺性能将主要影响模具加工的难易程度、加工质量的生产成本。为此，合理选择模具材料，改进热处理工艺，大力为推广模具生产中的新材料、新工艺和新技术是我们接下来的研究重点领域。3.3我国模具材料及其处理技术的发展前景针对于我国目前模具材料的发展现状及相关的政府政策，我们可以从以下几个方面来重点发展模具材料：(1)应积极开发和引进高性能的新型模具材料，增加模具材料的品种、规格，相处符合我国资源情况的系列化和标准化的模具材料，以满足不同模具的使用性能和寿命的要求；(2)重视模具的设计、选材、加工、处理、检验等全过程控制，不断降低生产成本，提高经济效益；(3)加强对模具的新技术、新材料、新工艺的研究，发展模具的成套加工设备，提高模具生产的整体水平。4.从模具材料视角出发的相关建议及总结（1）我们可以研制高性能、长寿命、高性价比和高效的新型模具材料，取代昂贵的进口钢材，这将会带来明显的技术效果和经济效益。（2）根据我国相关的文献资料可以查阅到我国自主研制的一些新模具材料的性能和寿命已达到或接近国外先进水平，但其科技成果转化为实用产品的过程十分缓慢。因此，我们可以积极开展新材料的信息交流，尤其是科研人员与生产者的沟通，以此来促进我国经济发展，加快模具制造技术的进一步改革。参考文献[1]崔昆.我国模具钢发展.金属成型工艺，1995(4)[2]黄家平.新型塑料模具专用钢SM1、SM2介绍.模具工业，1987（7）