凸模与凹模材料

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195页（3577字）

冷挤压1018或1021钢要比冷挤压1010钢多加10%的冷挤压力。低合金钢的成型负载约又比1010钢大20～30%。这项结论是以冷挤压8620钢大量经验和从冷挤4130、5120、5130和4027钢所得到的一些经验为基础的。中碳钢如1030和1040的成型负载比1010高出20～30%。

用W1工具钢制成的凹模通常对挤压较软的铝合金是比较满意的。对挤压硬铝合金常选用A2和D2，因为挤压时会产生相当大的热量而使W1制成的模具退火；在挤压铝时，模具的磨损大致与工件材料的屈服强度成正比。因此普通冲击挤压合金1100、6061、2014和7075会按照顺序对模具渐次产生更多的磨损。本章所讨论到的各种模具材料的成分与性能在本册书内随处都曾提及。

表58～63列述用于冷挤钢和铝合金的各种典型冷挤模用钢，按图52所示的假想零件系列，分别以两种生产数量列出。这种简单的零件很少会在实际中遇到，不过它所包含的原理是可以与较复杂的实际生产零件相关联的。

反挤模具 表58列出供反挤零件1和2的凸模、凹模及顶杆的典型工具钢。用零件1作为挤压零件2的坯料和用圆柱型坯料挤压零件1的复杂性相同(如果用铝制成，则零件2一步就可以从圆柱型坯制成)。

表58 反挤零件1和2的典型工具钢

(零件图见图52)

注：(a)零件1、从实心坯料开始，零件2用零件1作坯料，如工件为铝，零件2可以直接用圆柱型坯料制成。

(b)遇同种情况下，有两种或两种以上材料时，材料顺序是按成本高低排列的，列在最前面的是最便宜的。

(c)在加工汽车零件时优先采用。

(d)液体氮化。

(e)推荐含碳1．00%级。

(f)仅气体氮化内表面，

推荐挤压50，000件钢零件的凹模材料是比较保守的。用D2的凸模总寿命可达30万件，约每6万件重新修整模具一次；用O1的凹模总寿命为16万件，约每4万件重新修整模具一次；用A2的凹模总寿命为20万件，约每7万件重新修整模具一次。

在一个冷挤压部门中，在挤压类似零件1和零件2的钢零件中，凸模的磨损十分悬殊，如挤压与零件2相似的工件，其损耗可达4倍。

拉伸型模具 表59为用于拉伸零件3的典型凸模和凹模钢材。当用钢制成时，这个零件假定是从零件2拉成的， 当用铝材制成时，则假定是直接从圆柱形毛坯拉成的。在此种加工时，该零件被拉伸的金属几乎等于零件2的2倍，凹模的滑落及磨损将比凸模更为严重。

表59 拉伸零件3的典型工具钢

(零件图见图52)

注：(a)对钢，从零件2开始(表58)；对铝，零件是从一圆柱形毛坯在一次反挤中制成。

(b)当数量超过100，000件时，特别是在公差要求很严的情况下，钢零件应考虑用碳钢凸模与凹模。

(d)供汽车零件加工时优先选择，

(e)推荐采用含1，00%C的那类。

(f)推荐内表面采用气体氮化，F2工具钢可以用来代替A2。

由钢拉制零件3，用O1钢做成的凸模，每修整模具一次可以加工5，000～10，000件、用A2制成的凸模约为50，000件。O1制的凹模约可拉制5，000件，经过正常淬火处理的A2约为30，000件。不论是D2凹模也好或是经过气体氮化处理的A2凹模也好都不可能超过50，000件

用铝材拉制零件3，用A2制成的凸模寿命可望达到总数75，000件，D2为200，000件；用W1或是A2制成的凹模约为500，000件。

表60表示推荐供制造零件4的模具用的工具钢。这种选择问题须满足凸、凹模的普通要求，但由于零件形状的原因，其冷挤压过程所包含的工序是应予以考虑。除了在拉伸工序中凸模负载较高外，(如果零件是采用反挤压的，则还会高些)。这种拉伸工序可与零件1的反挤相比拟。

表60 拉伸零件4用的典型工具钢

(零件图见图52)

注：(a)对钢材，零件经两道工序制成并有一次中间退火(见文)；对铝材，零件由一次反挤制成。

(b)凡在同一条件下推荐两种或两种以上材料时，按成本高低排列成本低的在前，

(c)供汽车零件加工时优先选用。

(d)推荐作氮化处理。

在拉伸钢零件4时，通常由先成形的初形杯，其深度如图52所示，然后在约650℃将杯形件进行退火处理，为了成形这个零件，用一个带花键形的凸模压入经退火杯形件的孔中直至接触到底，然后由凸模上部的一个圆环与杯形件上的凸缘接合，并向前推入凹模以便减少杯形件的外径并形成内部花键。这种方法有时称为“推－拉”工序。

图52 7种假设冷挤压件

图中尺寸为英寸，乘25，4得相当毫米值，挤压低碳钢及铝零件典型凹模材料见表58～63

正挤模 表61列出由零件2经正挤制成零件5用的典型工具钢(对铝材、该零件由圆柱形毛坯制成)。在正挤中，零件金属沿凹模移动数倍于凸模的行程，因而凹模的正常磨损也较快。在此种情况下，不必采用顶杆，因为零件在回程中可从凸模脱出。

表61 正挤零件5的典型工具钢

(零件图见图52)

注：(a)对钢材，从零件2开始(表58)；对铝材，则由圆柱形毛坯挤压。

(b)当钢制零件数量大于100000件，尤其在严密的公差要求时应考虑采用硬质合金凸模和凹模。

(c)凡在同一条件下推荐采用两种材料时，按成本高低排列，成本低的在前。

(d)供汽车零件加工时优先选用。

(e)氮化处理，

(f)推荐采用含碳量100%的那种。

(g)液体氮化。

表62列出正挤零件6用的典型工具钢。在这种工序中，由于凹模的形状有可能引起：①由热处理引起凹模圆角处局部残余应力。②穿过圆角引起不连续的负载应力。③额外的摩擦表面会增加挤压零件所需要的压力。当由钢制造这种零件时，其应力已高到足以排除采用低硬度的标准工具钢，或许H12或H21可以除外。抗磨性较低但抗裂较好的低合金钢，当淬火并回火到HRC55或HRC56时，曾取得良好的结果。在本节内被指出的这些非标准钢如6F、6G、或6H不应该渗碳。

表62 正挤零件6的典型工具钢

(零件图见图52)

注：(a)凡在同一条件下，推荐采用两种材料时，按成本高低排列，成本低的在前。

(b)供汽车零件加工时优先选用。

(c)液体氮化。

(d)未经合格，无工具钢可供推荐，中碳合金工具钢如H12、H21和6F5曾取得良好效果。

表63给出了用环状毛坯正挤零件7其模具所采用的典型工具钢。挤压这样薄壁形状的铁基合金所需的压力是如此之高，以致

表63 正挤零件7的典型工具钢

(零件图见图52)

注：(a)从环状毛坯开始。

(b)凡在同一条件下采用两种材料时，按成本高低排列，成本低的在前。

(c)供汽车零件加工时优先选用。

(d)未经合格，无工具钢可供推荐。中碳工具钢如H12、H21、6F5及6H2曾取得良好效果。

(e)或用其它低碳或低合金钢作顶杆之用。

(f)顶杆头。

其模具由前面所述的那些低合金非标准钢制成。