我國提高模具鋼冶金質(zhì)量的若干途徑

隨著近幾年科技的發(fā)展，模具行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用也在不斷提升著。模具企業(yè)一直著力于提高模具鋼冶金質(zhì)量的途徑的研究中。經(jīng)過多年的努力探索，目前，國內(nèi)外主要冶金生產(chǎn)部門致力于模具鋼材冶金質(zhì)量的提高主要有以下幾個(gè)方面：

⒈冶煉質(zhì)量對(duì)于高質(zhì)量的模具鋼材，國內(nèi)外廣泛采用爐外精煉、真空處理、真空冶煉、噴粉處理、電渣重熔等工藝、降低鋼中的有害元素、氧、氫和夾雜物的含量，進(jìn)行化學(xué)成分和澆注溫度的微調(diào)。通過電渣重熔還能夠有效地改善鋼的低倍組織和致密度，提高模具鋼材的等向性。國內(nèi)一些生產(chǎn)廠的試驗(yàn)說明電弧爐生產(chǎn)的4Cr5MoSiV1鋼的橫向沖擊韌度值只相當(dāng)于縱向的31%，通過電渣重熔以后的4Cr5MoSiV1鋼，橫向沖擊韌度值可相當(dāng)于縱向的70%，提高1倍以上。對(duì)于特殊要求的模具鋼材，則采用粉末冶金工藝生產(chǎn)的粉末高速鋼和粉末高合金模具鋼，可以更好地改善鋼的組織和性能。

⒉鍛造軋制工藝在保證一定的鍛造比的基礎(chǔ)上，盡可能采用鐓粗一拔長鍛造和交叉軋制工藝，以提高模具材料的等向性。為了減少加工余量，提高材料的利用率，廣泛采用精鍛機(jī)、快鍛水壓機(jī)、高精度連軋機(jī)生產(chǎn)，提供高精度的鋼材適應(yīng)模具制造的需要。

⒊熱處理和精加工鍛、軋材的熱處理，應(yīng)采用可控氣氛或真空熱處理，避免氧化脫碳，對(duì)有些塑料模具鋼和熱作模具鋼應(yīng)由冶金部門進(jìn)行預(yù)硬處理。對(duì)有些要求高的熱作模具材料應(yīng)由冶金部門預(yù)先進(jìn)行組織細(xì)化處理，消除鋼中的粗大碳化物和鏈狀分布的碳化物，得到細(xì)小、均勻分布的碳化物組織，以進(jìn)一步改善鋼的各種性能，特別是等向性。根據(jù)國外的一些報(bào)道，有些熱作模具鋼通過電渣重熔—多向鍛造(軋制)—組織細(xì)化處理，生產(chǎn)出高質(zhì)量高等向性的模具鋼，其橫向的沖擊韌度值可以相當(dāng)于縱向的90%以上。不少鋼廠對(duì)這種工藝生產(chǎn)的鋼命名了商品牌號(hào),如奧地利伯樂鋼廠的ISODISC;日本日立金屬公司的ISOTROPY，日本高周波鋼業(yè)公司的MICROFINE等，我國不少冶金生產(chǎn)部門也在致力于這項(xiàng)工作。另外從鋼材各部位的冶金質(zhì)量考慮，制造模具時(shí)應(yīng)注意使模具的主要工作面(如型腔或刃部)選擇接近鋼材的表面位置;因?yàn)樵谝话闱闆r下鋼材的表面是鋼材比較清潔的部位，而鋼材的心部是鋼材低倍缺陷比較集中的區(qū)域;特別是在大截面萊氏體鋼材中，中心部位鋼的共晶碳化物不均勻度會(huì)比表面部位高出2～3級(jí)。還有模具的主要承受載荷的方向最好能選擇與鋼材的變形方向相一致，以減少鋼材的各向異性對(duì)模具的不利影響。

⒋導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性也是模具鋼材，特別是有些熱作模具鋼材和塑料模具鋼材的主要性能指標(biāo)之一。導(dǎo)熱性好的模具鋼材，能把加工中產(chǎn)生的熱量和加工工件傳來的熱量迅速傳出，避免模具工作表面產(chǎn)生過熱現(xiàn)象改善模具的工作條件。對(duì)一些熱塑性塑料成形用的模具和一些壓鑄模具，為了加快生產(chǎn)節(jié)奏希望壓制的工件迅速降溫脫模，以提高生產(chǎn)率，為了解決這一問題，有時(shí)選用一些比鋼鐵導(dǎo)熱性更好的模具材料，如高強(qiáng)度銅合金、高強(qiáng)度鋁合金等。

⒌精料和制品化為了縮短了模具的制造周期，模具制造部門在選購模具鋼材時(shí)，應(yīng)可能選用精料和制品，如經(jīng)過剝皮，冷拔或磨削加工的精品鋼材，經(jīng)過粗加工、精加工、甚至精加工淬火回火的模塊。模具制造部門利用這些精料和制品稍進(jìn)行加工即可與標(biāo)準(zhǔn)模架裝配使用。既可以有效地縮短模具制造周期，適應(yīng)模具使用部門的需要，又因?yàn)榍耙浑A段精料和制品的生產(chǎn)是在冶金廠高效率大批量生產(chǎn)的，可以降低生產(chǎn)費(fèi)用，提高材料利用率。㈣合理選擇模具鋼材應(yīng)考慮的其他因素在進(jìn)行模具鋼材選擇時(shí)，根據(jù)模具的使用條件和要求，除了必須考慮以上各種因素，特別是模具鋼材的主要性能必須與模具的使用條件要求相適應(yīng)外，還需要考慮選用的模具鋼材的價(jià)格和通用性。一般情況下，當(dāng)生產(chǎn)的工件批量很大，模具的尺寸較小時(shí)，模具鋼材在模具制造費(fèi)用中所占的份額很小，模具鋼材的價(jià)格可不作為主要考慮的指標(biāo)，可以盡量選擇比較高級(jí)的適用的模具鋼材。而對(duì)于大型或特大型形狀較簡單的模具，由于模具鋼材的費(fèi)用將在模具總的成本中占較大的份額，所以可以根據(jù)生產(chǎn)工件的批量，選用價(jià)格較低的模具鋼材，或者模具本體選用價(jià)格低的模具鋼材，而在模具的關(guān)鍵工作部位，如型腔或刃口處，采用鑲塊或堆焊的方法將高級(jí)的模具鋼材鑲上去或堆焊上去，既能提高模具的使用壽命，又能降低材料費(fèi)用。模具鋼材的通用性，也是選用模具鋼材時(shí)必須考慮的因素。模具鋼材一般用量不大，品種、規(guī)格很多，為了便于在市場上采購和備料，應(yīng)該考慮材料的通用性。除了特殊要求以外，盡可能采用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼材，由于通用型模具鋼材技術(shù)比較成熟，積累的生產(chǎn)工藝和使用經(jīng)驗(yàn)較多，性能數(shù)據(jù)也比較完整，便于在設(shè)計(jì)和制造過程中參考。另外選用通用型模具鋼材，可以便于采購、備料和材料管理工作。