冲压模具的性能直接决定了冲压件的精度、生产效率和模具寿命,而模具材料的选择是核心影响因素。不同类型的冲压模具因受力状态、加工对象差异,对材料性能要求有所侧重,但总体可归纳为六大核心性能要求,同时需结合模具类型进行针对性选择。
高硬度与高耐磨性
冲压过程中,模具刃口或成型面需长期与工件摩擦、挤压,若材料硬度低、耐磨性差,会快速出现刃口钝化、表面划伤,导致冲压件尺寸超差、毛刺增大,需频繁修模甚至报废。
硬度:热作模具因需兼顾韧性,硬度略低(HRC 45-56)。
耐磨性:与材料的显微组织相关,如马氏体基体上分布细粒碳化物,可显著提升耐磨性。
足够的强度与韧性
冲压过程中模具需承受巨大的冲击力,若材料强度不足,易出现刃口变形;若韧性太差(过脆),则在冲击载荷下易发生崩刃、开裂。
性能平衡:硬度与韧性通常呈 “反比”—— 硬度越高,韧性越差。
良好的淬透性与淬硬性
淬透性:指材料在淬火时获得马氏体组织的深度,决定了模具心部与表面的硬度均匀性。若淬透性差,模具心部硬度低,易出现内部变形或开裂。
例如:大型冲裁模、需选用淬透性好的可瑞得 CH302热作钢,避免心部软化。
淬硬性:指材料淬火后能达到的最高硬度,直接关联耐磨性。
优异的抗疲劳性能
冲压模具多为 “周期性载荷” 工作,长期交变应力易导致模具表面产生疲劳裂纹,最终引发早期失效。
影响因素:材料的纯净度、显微组织均匀性、表面粗糙度。
典型材料:高速钢、粉末冶金模具钢(如 CP136)因组织细小、纯净,抗疲劳性能显著优于传统模具钢。
良好的加工工艺性
模具制造需经过锻造、切削加工(铣、磨、电火花)、热处理等多道工序,材料的工艺性直接影响制造效率和成本:
锻造工艺性:材料加热后塑性好,易锻造成型;
切削工艺性:退火态材料硬度低,易进行铣削、钻孔;
热处理工艺性:淬火变形小、开裂倾向低(如 H13 钢,适合精密模具)。
特殊工况下的专项性能
根据冲压工艺的特殊性,部分模具还需满足额外要求:
耐腐蚀性:若冲压件为不锈钢、铝合金,或使用水性润滑剂,模具需抗腐蚀(如选用不锈钢模具钢 CP136、STAVAX,耐锈蚀且易抛光);
耐高温性:热冲压模具需在 300-800℃下工作,材料需耐高温软化(如 H13 钢,在 600℃时硬度仍保持 HRC 40 以上);
抛光性能:用于成型表面要求高的冲压件,需材料纯净、组织细小(如可瑞得CP136 钢,抛光性能优于普通 Cr12 钢)。
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