对有争论的特殊应用问题的材料选择

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第161页（2281字）

磨损——严重的擦伤——是拉延模最常见的失效现象。通过选择硬的和抗磨损的材料；应用表面涂层，如对精加工的模具进行镀铬；采用渗碳或用碳氮共渗等表面处理，可减少模具的磨损。下列几段是对表46～50的补充。

擦伤 拉延模擦伤的原因是：

·超过薄板金属临界极限的拉延；装配不良，同心度差或相对于板厚度的模具间隙不足；

·皱纹严重；

·润滑不良或不足；

·应用了对擦伤敏感的工具钢，制成模具未经表面涂层，或没有使用优质的润滑剂；

·模具表面粗糙。

对小批量生产，渗碳的热轧钢或淬火的合金钢模具，在生产同等质量的零件时，往往可超过工具钢模具。但对于在变薄拉延时缩减激烈，或如奥氏体不锈钢那样的易擦伤的拉延材料则是例外。这些例外是不足为奇的，因为工具钢模具在同样的情况下，也是会被擦伤的。当模具有高的表面光洁度，并且研磨痕是平行于拉延方向时，模具可以获得最高的寿命。

抗擦伤的材料，可按以下原则选择：

·对于碳钢或有色金属合金板的拉延件，其模具材料可不考虑擦伤性能，只需在精加工后，进行氮化或镀铬。对含铬和钼的A2、D2、D3或D4的工具钢，其光磨模具应进行氮化，然后抛光或研磨。

·对不锈钢、高镍合金钢的拉延，拉延圈最好的抗擦伤材料是铝青铜，其次是经磨加工、氮化、抛光的D2、D3或D4钢，再其次是淬火并回火到HB400～420的合金铸铁。

镀铬 镀铬被用于延长工具钢拉延圈的使用寿命。至于凸模，关键是减少摩擦力和使零件从凸模上的脱模方便。镀铬通常可改善凸模的寿命，但不如改用最好的工具钢作为凸模材料。

为了有效地提高模具性能，镀铬必须在硬度高于HRC50的表面上沉积，镀层厚度应为0．005～0．01mm，而决不能小于0．002mm。这样可以达到要求的硬度，并可减少摩擦系数，而不会引起在拐角处激烈的擦伤或剥落。镀铬后应立即加热到150～250℃，进行不小于3小时的除氢脆处理。

复合工序 三十年来，先进的复合工序获得了广泛的应用。其中一种是拉延和压印复合，另一种是连续拉延的复合或串联拉延(或变薄拉延)工序的复合。后者的复合被称为双拉延或双变薄拉延。复合工序的发展也促进了模具材料的发展，如拉延钢的更好的选择，模具结构和模具管理上的改进，特别是磷酸锌和皂化液表面处理的改进。

采用双缩减工序可增加生产，减少了工序数，但同时对大型压力机要求有大量投资。另外，拉延和变薄拉延模具也就更需要高抗压和耐热的工具钢。

双拉延和双变薄拉延可把两个凹模串放在一个工装里成功地进行操作，凸模把杯形件压入通过一个凹模后，在热态下直接进入第二个凹模。所用的凸模要比普通拉延的长些，同时，由于细长，用S1工具钢为更好。模具的材料，除了在第二道工序中，由于温度高而限于选用A2，D2工具钢外，其它和单工序时一样的。有高抗回火性能的钢，可以经受住由于在增加工件的塑性变形时所产生的高温的影响。

硬质合金 硬质合金镶块广泛地用于大批量生产的拉延模。在截面小于200mm、连续生产超过100万件拉延件的模具中，在许多例子已经证明，硬质合金是最经济的模具材料。这种模具采用60%缩减率时，拉延零件达50万件仍可保持尺寸；当拉延零件的材料表面经磷化锌和肥皂液处理，并采用缩减率大于40%，则可以生产100万工件。但是，当润滑不良时，硬质合金模具不能获得满意的结果。而且，在复杂的拉延工序里，(例如在拉延与压印或成形复合时及拉延缩减率大于40%时)。硬质合金模也不优越于D2工具钢模具。

常用作拉延模的镶块，是有着正常颗粒、含钴9%的碳化钨硬质合金。钢结硬质合金也用于拉延模具。

塑料 对小批量生产，特别是当样机零件适用于塑料浸渍玻璃纤维敷层面作模型时，塑料是最经济的模具材料。它是以断碎的玻璃纤维浸渍50%的树脂为背衬的。在这些树脂中，聚酯、环氧树脂、酚醛树脂和尼龙等已经被使用。呈现出最高寿命的塑料模是以玻璃纤维为磨损面的那种结构，而玻璃纤维的大多数在固化前和固化过程中在压力下可被压出。

塑料只在极小批量的生产中，才被用作压边圈，因为毛坯的毛剌边在滑过塑料面时，会发生严重磨损和拉出半圆槽。

锌合金模具 由于锌合金很软，因此，所制造的模具仅作小批量、大直径薄壁零件的拉延用(不适用变薄拉延)。在不易产生皱纹的情况下，锌合金模具可以很好地把良好润滑的坯料拉延成直径300mm或更大直径的零件。