模具的材料选用探讨

　　【摘要】材料各种各样，千差万别。新型材料不断呈现。在模具设计与制造业，材料的选用影响着模具的制造成本、使用寿命、使用精度。如何选用材料，是设计者应具备的基本技能。资深设计人员对选材可能驾轻就熟，而对初学者如何选材，值得商榷。
　　【关键词】模具材料选用；探讨
　　要想合理选用模具材料，首先要熟悉模具的种类、模具的结构组成及模具的使用环境与使用过程和模具使用寿命。不同模具及不同部件所用材料有所不同；同类模具使用寿命不同所用材料应不尽相同。
　　一、材料一般选用原则
　　首要考虑材料使用要求：模具零件的工作状况（震动，冲击，高温，低温，高速，高载都应当慎重对待）载荷的大小和应力状态；模具零件尺寸的稳定性和使用壽命；该零件在整个模具中的重要程度（对生产出来的产品质量有何影响？）。
　　其次要考虑材料工艺要求：毛坯如何获得？铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能、热处理及表面处理性能；更要考虑零件力学性能要求：零件的受力情况强度、塑性与韧性、硬度与耐磨性、疲劳强度等。
　　再就是要考虑材料经济性要求：尽可能便宜易得！材料价格，加工批量和加工费用；材料的利用率；替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料）另外，还要考虑当地材料的供应情况易得。
　　二、冷冲模零件材料的选用
　　冷冲模工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高的温度下工作（如冷挤压），工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此，对模具工作零件材料的要求比普通零件高。
　　由于各类冲压模具的工作条件不同，所以对模具工作零件材料的要求也有所差异。如冲裁模材料的要求：对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止模具断裂或崩刃还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。又如拉深模材料的要求：模具工作零件材料具有良好的抗粘附性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能，而且热处理时变形要小。而冷挤压模材料的要求是要求模具工作零件有高的强度和硬度、高耐磨性，为避免冲击折断，还要求有一定的韧性。由于挤压时会产生较大的升温，所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性。
　　常用的冷冲模工作部件材料的种类有：碳素工具钢（T8A、T10A）、低合金工具钢（CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV）、高碳高铬（Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1）或中铬工具钢（Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV）、中碳合金钢、高速钢W18Cr4V（代号841）和含钨量较少的W6Mo5Cr4V2（代号6542）、基体钢6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号LD）以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
　　三、塑料模成型零件材料的选用
　　塑料模成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。
　　塑料模成型零部件材料的选用原则：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。
　　对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20Ni类）等。对于制品外观质量要求高，寿命长、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下：
　　型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20Ni类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理。
　　型芯可选用中低档进口P20或P20Ni类钢材，也可选用国产塑料模具钢或S50C、等进口优质碳素钢。
　　四、塑料模非成型零部件材料选用
　　塑料模模架材料参照模架标准，模板一般选用进口S50C或国产SM45，要求160200HBS，硬度均匀，且内应力小，不易变形。导柱材料采用GCr15，硬度为5662HRC。导套、推板导柱、推板导套及复位杆材料可采用GCr15，硬度为5662HRC；也可采用T8A、T10A，硬度为5256HRC。
　　塑料模中的一般结构用件，如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等，对硬度和耐磨性无特别要求，可选用国产45钢，正火状态，硬度160200HBS，不需再进行热处理。模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件，应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢，如T8A、T10A等。此类钢使用时均需进行淬火处理，以提高其硬度和耐磨
　　五、结语
　　模具材料的选用，首先遵循材料的一般选用原则；在实际选用中大同小异。冷冲模的凸凹模由于受力与工作环境特点要选用高硬度、高耐磨、高耐热、良好的塑性与韧性及良好的疲劳强度材料和必要的相应的热处理；塑料模的型芯型腔根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。
　　【参考文献】
　　【1】《金属材料与热处理》中国劳动社会保障出版社2011年6月第6版。
　　【2】《模具材料与热处理》中国劳动社会保障出版社2008年5月第1版，2015年7月第10印刷。
　　【3】《冷冲压成形工艺与模具设计制造》付宏生化学工艺出版社2005年3月第1版，2006年3月第2印刷。
　　【4】《塑料成型模具设计》付宏生化学工艺出版社2010年1月第1版第1印刷。