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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(duì)研究汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具的制造水平和推動(dòng)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(gè)方面作一個(gè)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(huì)減小。高速銑削淬硬鋼，軸向力（Z軸）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)分力，為主切削力。刀具磨損及刃形對(duì)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(duì)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(jì)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(duì)性能較好。

缺點(diǎn):

1.經(jīng)過熱軋之后，鋼材內(nèi)部的非金屬夾雜物（主要是硫化物和氧化物，還有硅酸鹽）被壓成薄片，出現(xiàn)分層

（夾層）現(xiàn)象。分層使鋼材沿厚度方向受拉的性能大大惡化，并且有可能在焊縫收縮時(shí)出現(xiàn)層間撕裂。焊縫收

縮誘發(fā)的局部應(yīng)變時(shí)常達(dá)到屈服點(diǎn)應(yīng)變的數(shù)倍，比荷載引起的應(yīng)變大得多；

2.不均勻冷卻造成的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是在沒有外力作用下內(nèi)部自相平衡的應(yīng)力，各種截面的熱軋型鋼都有這類

殘余應(yīng)力，一般型鋼截面尺寸越大，殘余應(yīng)力也越大。殘余應(yīng)力雖然是自相平衡的，但對(duì)鋼構(gòu)件在外力作用下的

性能還是有一定影響。如對(duì)變形、穩(wěn)定性、等方面都可能產(chǎn)生不利的作用。

3.熱軋的鋼材產(chǎn)品，對(duì)于厚度和邊寬這方面不好控制。我們熟知熱脹冷縮，由于開始的時(shí)候熱軋出來即使是長度

、厚度都達(dá)標(biāo)，后冷卻后還是會(huì)出現(xiàn)一定的負(fù)差，這種負(fù)差邊寬越寬，厚度越厚表現(xiàn)的越明顯。所以對(duì)

于大號(hào)的鋼材，對(duì)于鋼材的邊寬、厚度、長度，角度，以及邊線都沒法要求太。

冷軋和熱軋的區(qū)別:

1、 冷軋成型鋼允許截面出現(xiàn)局部屈曲，從而可以充分利用桿件屈曲后的承載力；而熱軋型鋼不允許截面發(fā)生局部屈曲。

2、熱軋型鋼和冷軋型鋼殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因不同，所以截面上的分布也有很大差異。冷彎薄壁型鋼截面上的殘余應(yīng)力分

布是彎曲型的，而熱扎型鋼或焊接型鋼截面上殘余應(yīng)力分布是薄膜型。

3、熱軋型鋼的自由扭轉(zhuǎn)剛度比冷軋型鋼高，所以熱軋型鋼的抗扭性能要優(yōu)于冷軋型鋼。