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汽車模具鋼材

在汽車工業(yè)飛速發(fā)展的今天，新車型日新月異，經(jīng)典車型歷久彌新。汽車模具作為汽車工業(yè)的基礎(chǔ)，生產(chǎn)過程中過早失效，必然會造成巨大的浪費(fèi)。

如何讓汽車模具在保證生產(chǎn)的前提下達(dá)到所預(yù)期的壽命是一個值得研究的問題。由于汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具的輪廓尺寸大小不一、型面復(fù)雜，存在大量的溝槽、轉(zhuǎn)角、凸起和凹陷，尺寸精度和表面精度要求高。

如果先加工后淬火，會出現(xiàn)崩口及開裂。只有先整體淬火后加工，才能避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。如何加工汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具便是一個難點(diǎn)，高速銑削在汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具加工中必然是方向之一。

下面從汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具材料的選擇、熱壓成型模具材料的淬火和熱壓成型模具材料的加工三個方面作一個簡單探討。

一.汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具材料的選擇

模具的使用壽命，直接影響到制件成本。在進(jìn)行汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具設(shè)計時，必須根據(jù)不同的使用情況，選用不同的材料，以保證模具的壽命。生產(chǎn)批量確定以后，在模具設(shè)計過程中，選擇材料時，需要考慮的因素很多：比如材料的硬度、耐磨性、韌性（延展性）、尺寸穩(wěn)定性、切削加工性、線切割加工性、堆焊性、拋光性、淬火性、熱硬性、耐沖擊性、切削及剪斷性能等。

而在汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具領(lǐng)域，開裂以及耐磨損方面更是極為重要的，要求很高。因此，強(qiáng)度、耐磨性和韌性極限對模具壽命起到了關(guān)鍵的作用，也是選用模具材料主要考慮的因素之一。模具材料多為Cr12MoV和5CrMnMo等模具鋼（硬度為55-65HRC），屬于高強(qiáng)度、高硬度材料。而且，多數(shù)采用鑲塊式淬硬鋼拼接后整體銑削加工而成，其加工區(qū)域存在大比例的非均勻性高硬度表面（硬度為55-65HRC）。

二.汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具材料的淬火

汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具的耐磨性直接影響模具壽命，因此，對模具凸凹模等工作部分進(jìn)行淬火，會提高其硬度、耐磨性，從而可以直接延長模具壽命。經(jīng)過淬火等熱處理的材料具有更均勻、致密的金屬組織，強(qiáng)度、韌性均得到提高，具有更好的綜合力學(xué)性能。

同時，在進(jìn)行這些處理后的工件也會有不同程度的變形。設(shè)計者在設(shè)計需要整體淬火鑲塊時，應(yīng)考慮材質(zhì)的淬透性及淬火后加工、刀具磨損、鑲塊變形、加工余量、模具加工周期、數(shù)控及鉗工工人的工作量等多方面因素。

汽車模具鋼材

汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具材料的加工

國內(nèi)汽車模具企業(yè)通常采用兩種方法加工淬硬鋼模具：一種是大多數(shù)企業(yè)采用的傳統(tǒng)的磨削加工；另一種是少數(shù)企業(yè)采用的高速硬態(tài)銑削加工。

相比于傳統(tǒng)的磨削加工而言，高速硬態(tài)銑削加工具有加工柔性好、無污染及生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，所以，汽車淬硬鋼模具高速硬態(tài)銑削加工，必將成為我國汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具制造業(yè)重點(diǎn)研究和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，對研究汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具的制造水平和推動汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

下面主要從高速切削力因素、高速切削方法優(yōu)化及高速切削刀具材料選擇等三個方面作一個簡單探討。

1.影響硬態(tài)切削力的因素

主要包括切削速度、切削深度、進(jìn)給量、后刀面磨損量及工件硬度等因素。

大量的試驗(yàn)研究表明：隨著切削速度的提高，切削力隨之增加。當(dāng)切削速度超過某一特定值后，切削力會減小。高速銑削淬硬鋼，軸向力（Z軸）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩個分力，為主切削力。刀具磨損及刃形對切削力影響大。隨著刀具磨損的加劇，切削力分量都增加，研磨的刀刃比倒棱的刀刃產(chǎn)生的切削力更大一些，軸向切削深度增加，切削力增加。

2.高速銑削淬硬鋼模具工藝參數(shù)優(yōu)化

由于高速切削與傳統(tǒng)的切削機(jī)理不同，目前，高速銑削淬硬鋼模具不能簡單地沿用常規(guī)銑削相關(guān)理論和概念。因此，國內(nèi)外一些學(xué)者對高速銑削淬硬鋼模具工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，采取的方法主要有：用試驗(yàn)優(yōu)化的方法、試驗(yàn)優(yōu)化與算法優(yōu)化組合的方法。這些方法主要是以切削速度、進(jìn)給量及切削深度等主要切削參數(shù)為設(shè)計變量，設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)，在高速銑削試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用優(yōu)化算法建立模型，找到切削參數(shù)的搭配。常用的試驗(yàn)方法為正交試驗(yàn)，優(yōu)化算法應(yīng)用較多的為遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等，并與人工智能方法相結(jié)合，在高速切削工藝參數(shù)優(yōu)化的研究中取得了一定效果。

3.高速切削刀具材料選擇

由于汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具的輪廓尺寸大小不一、型面復(fù)雜，存在大量的溝槽、轉(zhuǎn)角、凸起和凹陷等，為了保證淬硬鋼模具的表面質(zhì)量，一道工序通常要求同一把刀完成，所以，要求刀具硬度高、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性好，具有良好的抗沖擊、耐磨損等特性。

刀具材料主要選擇涂層硬質(zhì)合金、PCBN及陶瓷等，具主要特點(diǎn)是抗粘結(jié)能力比硬質(zhì)合金強(qiáng)，PCBN的主要特點(diǎn)是硬度高、耐磨性和耐熱性好，在淬硬鋼模具的銑削加工中，PCBN的相對性能較好。

模具材料的選用在談模具材料之前，我們要先了解注塑模具的一些基本的東西，首先是模具的分類，一般把模具按使用壽命的長短分五級，一級在百萬次以上，二級是50萬----100萬次，三級在30萬-----50萬次，四級在10萬---30萬次，五級在10萬次以下，一級與二級模具都要求用可以熱處理硬度在HRC50左右的鋼材，否則易于磨損，注塑出的產(chǎn)品易超差，故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能，又要在高硬度的狀態(tài)下有好的切削性能，當(dāng)然還有其他方面的考慮。因我很少接觸國產(chǎn)塑膠模鋼材，故只能介紹在珠三角常用的進(jìn)口料。通常選用瑞典的8407，S136,美國的420,H13,歐洲的2316，2344，083，或日本的SKD61，DC53（原為五金模材料，特殊情況下使用。）一類的鋼材。除此外，注塑的原料及其所增加的填料對選用剛才有很大的影響，尤其是玻璃纖維對模具的磨損大。