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冲压成型模具材料的选择

时间:2022-11-03 作者:百富都

冲压模具材料的选择是成形工艺的关键,材料与成形工艺息息相关,所以决定了冲压成形模具的质量与性能。因此对冲压模具材料必须慎重选择。随着冲压技术的不断发展,对高强度、抗氧化、耐腐蚀的模具材料要求也越来越高,因此,常用的冲压成型剂和模具材料已由过去使用低强度、弱塑性合金转变为常用高强度铝合金。此外,还可以采用石墨/非石墨复合材料。另外还可以使用碳化钨/氮化硼复合材料等金属合金。

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1、铝合金

铝合金具有良好的导电性能和导热性,它不仅可以提高金属的导热性,而且对降低热损耗有很大的作用。在铝合金中加入 MgSi或 Cr合金,可降低其导热性;加入 Ni可提高合金的塑性。常用的铝合金有6系铝合金和7系铝合金。由于铝合金的密度较小,在模具中有较好的弹性和抗冲击性;铝合金中加入 MgSi、 Cr和 Ni等添加剂可提高铝合金的塑性和抗氧化性能;铝合金中加入 Ni或 MgSi可以提高合金的强度与韧性;加入 Cr和 Ni后铝合金的强度比钢高得多;添加 Ni和 Ni合金后强度高、耐腐蚀性能好且有较好的塑性。因此铝合金是冲压模具制造中常用的材料之一。

2、石墨

石墨具有高强度、低密度、易加工、抗氧化性能好等特点,应用十分广泛。如高强度的金刚石冲模,其刚度达400~600 kg/cm2,而金刚石的刚度为2000~3000 kg/cm2,金刚石的密度是0.96~0.98 g/cm3,与石墨相比有着更好的耐腐蚀性能及硬度。在各种类型的模具中应用也很广泛。由于石墨具有良好的导热性以及良好的导电性及电气性,因此其可以取代各种铸铁或低合金材料来制作较大数量的冲模及较大尺寸的冲模和模座。石墨是一种优良的复合材料。它具有优良的耐腐蚀性能以及与铸铁相比具有更好的抗腐蚀性及较低的硬度及极佳的导电性以及硬度和韧性等优点。

3、碳纤维增强复合材料及碳化钨/氮化硼材料

碳纤维增强复合材料是将玻璃纤维增强碳化钨、钼和氮化硼等合金或以金属镁、铝、铜、锌等金属为强化金属的复合材料。其成型工艺与钢、铜及铝相同,成型能力强,热膨胀系数低,因此可用于冲压模具,制造出抗冲击的模具。用碳化钨或硼化物替代石墨时,碳化钨的抗腐蚀性降低;用碳化硼代替石墨时,又降低了韧性和耐磨性。但这两种材料制备效率高、成本低,主要用于制造成形刀具等零件。不过,目前它们价格较贵。此外,采用石墨制件的冲压模具也存在一些缺点:如对材料的利用率低;成型工艺复杂带来加工成本高;不能对成形材料进行热处理;易受热影响而出现变形或开裂。


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