模具材料選用、熱處理與使用壽命

徐芝化（郴州職業技術學院機械與汽車工程系,湖南 郴州 423000）

模具材料選用、熱處理與使用壽命

徐芝化
（郴州職業技術學院機械與汽車工程系,湖南 郴州 423000）

如今，模具應用到很多領域中，很多教工工藝都離不開模具的使用。然而，模具的使用具有一定的周期，且有很多的影響因素，如模具用鋼狀況、工藝流程等。加強對模具各方面性能和使用等的研究十分必要。本研究通過對模具材料選用、熱處理與使用壽命的探究，分析其分類和影響模具使用壽命的因素，掌握不同狀態下的模具選擇方法，以更好地將模具應用到加工工藝中。

模具；材料選用；熱處理；使用壽命

0 前言

隨著經濟社會的進步，人們對加工工藝的要求越來越高，所以加強了對工藝的管理。模具是加工過程中必要的材料，受到各行各業的廣泛關注。模具利用成型的工具生產各種類型的零件，保證能夠滿足加工需要。模具的材料選擇、熱處理很大程度上影響使用壽命。只有提高模具加工水平，才能實現工藝技術的提高，促進工藝加工行業的發展。

1 模具概述

1.1 模具介紹

模具主要利用成型的工具生產各種類型的零件，以保證能夠滿足加工需要。在工業生產中，主要利用擠壓、吹塑、壓鑄等方式制造出需要產品的模子與工具[1]。換言之模具是為產品成型服務的工具。模具廣泛應用在沖裁、加壓、冶金、陶瓷、橡膠等材料的成形加工中，其具有獨特的輪廓或內腔形狀，采用具備刃口的輪廓則能夠將坯料依照輪廓線的外形沖裁。利用內腔型能夠使得坯料獲得相應的立體形狀。

1.2 模具分類

如今我國模具的含量主要為高合金剛和合金鋼，多數質量良好，可以生產質量極高的鋼材料。因為模具鋼的含量有差異，導致其呈現出的機械性能同樣存在差異。同一元素的模具鋼，其熱處理條件不同，由此導致具備不同的金屬結構。通常，模具主要分為三種類型：熱作、冷作和塑料模具鋼。我國模具利用鋼材料大體形成了一個體系，不同種類的模具鋼、鋼結硬質合金等材料接近80種，如：TiC基、TiN基、WC%26mdash、T10A、Cr8、9CrWMn、4Cr5MoSiVNi（H13）等等[2]。塑性成形工藝中，模具所占的地位非常重要。模具的使用壽命直接影響著工程造價。因此對模具材料、構成、形態等應加以重視。

2 影響模具使用壽命的主要因素

2.1 結構設計

模具結構的不科學設計是導致其性能消失與熱處理形變發生的重要原因。因此模具的機構設計最好應控制鋒利的圓狀角與過大的截面積不要發生改變。鋒利的圓狀角帶來的應力通常會高到預估應力值的幾倍之多。而在材料的構成標準中，這種比較鋒利的角不被允許去除時，需要將大體組成變化為組合形式的加工或者將尖銳的圓角放在熱處理進行后，這在很大程度上能夠保證避結構設計中的誤差。同時，截面的大小均勻與否能夠保障模具形變和裂縫。同樣的狀況下，多數形狀復雜且常發生裂縫的模具需要利用組合式，防止過度對模具壽命產生的不必要的影響。

2.2 模具材料的選擇

模具材料對模具使用壽命的影響比較明顯，主要體現在模具材料的選擇、材料質量、使用科學與否等方面。所以在對材料的選擇上，需要參考模具自身的功能與功效。冷模具的硬度、抗磨性能、彈性等是重要的考量因素，在模具的出現失效時，通常為脆性開裂的問題[3]。此時，應選擇較硬且具有韌性的材料或者生產科學的熱處理工藝，以此完善鋼的韌性。或可以依照現實狀況選擇硬度大和韌性高的高級合金鋼。通過對耐磨性和韌性的考量，能夠更好地選擇鋼材料。如其除耐磨性外其他性能都比較優質，則可以對表面進行改良和處理，以提高耐磨性。在選擇所料模具鋼時，應注意在面對溫度變化時的性能變化，并且加強對加工性能與鏡面度的考量。

2.3 熱處理的影響

致使模具失效的大部分原因是不科學的熱處理。熱處理技術不合理與質量不符合標準規定都能夠對模具使用周期帶來巨大影響。據調查顯示，超過65%以上的模具失效是由熱處理方法錯誤造成的。由此可知，科學標準地進行熱處理對模具的使用壽命至關重要。而如熱處理不科學則會為模具使用帶來嚴重后果，造成極大的危害。一般來說，熱處理共有以下幾種表現形式：

（1）淬火過熱。淬火過熱會造成晶粒體積變大，導致其韌度和承受能力減弱，并且造成模具開裂；

（2）外表脫碳。通常模具需要經過淬火和高溫進行加工，此時如若沒有完善的預防措施，則會使得其外表出現脫碳現象。一旦脫碳現象長時間未被發現或處理，則會減弱模具的耐磨性能，導致使用壽命減少；

（3）淬火開裂。裂紋在模具被淬火過程中比較常見。而模具的使用壽命則受到裂紋的影響，嚴重者會導致早期開裂，無法保證模具的順利應用；

（4）不完全回火。基于各種因素，模具回火時會出現失誤，發生不完全回火現象。其會使得淬火余力仍舊留存在模具里面，降低韌度，出現嚴重的裂紋，導致無法正常工作。

3 結論

大多數工藝加工都需要利用模具，因此其使用壽命至關重要。通過對模具的深入了解，研究影響使用壽命的因素，通過對模具的材料選擇、結構設計、熱處理的研究和分析，掌握模具選擇的規律和方法，保證科學合理地進行模具材料選擇，并按照生產標準對材料進行熱加工，延長模具的使用壽命，保證生產的順利進行，創造更多的經濟和社會效益。

[1]關琳.針對模具材料選用、熱處理與使用壽命的探究[J].中小企業管理與科技(下旬刊),2014,11(12)：145-150.

[2]胥永林.淺談冷擠壓模具制造技術的工藝分析和材料選用[J].塑料制造,2013,02（11）：260-262.

[3]馬中全,王良,李明弟,等.粉末冶金熱作模具材料的熱處理工藝[J].實驗室研究與探索，2010，07(03)：347-349.