冲压模具的优劣直接关系到冲压产品的精细程度、制造速度以及模具的使用期限,而模具材料的选择是关键所在。各种不同种类的冲压模具,因为承受的力道和加工物品的不同,对材料特性的侧重也有所区别,不过大体上可以概括为六个主要的性能指标,并且要依据模具的种类来做出具体的挑选。
高硬度与高耐磨性
在压制期间,模具的锋利边或塑形区域必须持续接触材料,如果其质地不坚、抗磨损能力弱,就会迅速显现出边缘磨损、表层破损,进而造成产品规格偏差、边角毛糙加剧,最终可能需要频繁调整模具或者直接废弃。
性能方面,热作模具为了平衡韧性,其硬度设定稍低,具体数值范围在HRC 45至56之间。
耐磨损程度取决于材料的微观构造,例如,当马氏体构成主体并且其中散布着细小的碳化物颗粒时,这种构造能够大幅度增强材料的抗磨损能力。
足够的强度与韧性
压制时,模具要承受很大的力量,如果材质不够结实,刀口就容易被压坏;如果材料太硬、不柔韧,在受力时刀口就容易崩裂或者产生裂纹。
性能协调:坚硬程度与抗弯能力往往形成 “对立”,坚硬程度增强,抗弯能力减弱。
良好的淬透性与淬硬性
材料淬火后马氏体分布的厚度,决定了模具中心部位和外部表面的硬实程度是否一致。如果这种分布能力不足,模具中心部分的硬实度会偏低,从而容易导致内部发生扭曲或者出现裂纹。
精密冲压模,应采用具有高耐磨性的汉江牌 H13 钢,防止内部组织退火。
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
冲压模具通常承受循环性的工作负荷,持续变化的应力容易使模具表层出现疲劳性裂纹,进而造成其过早损坏。
影响因素:材料的纯净度、显微组织均匀性、表面粗糙度。
优质钢材:高速工具钢、粉末合金型腔钢(例如 CP136)具备颗粒微细且杂质少的特点,因此其抗循环载荷能力远胜于常规模具用钢。
良好的加工工艺性
模具制作要历经锻造、切削加工(铣削、磨削、电火花成型)、热处理等多项流程,材料加工性能关乎生产效能与经济支出:
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;
热处理性能表现良好,淬火时不易产生变形,且开裂风险较小,例如 H13 钢,这种材料非常适用于制造精密模具。
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:
抗腐蚀能力:当加工件材质为不锈钢或铝合金,或者采用水性润滑材料时,成型工具必须具备防锈特性,例如选用 CP136 或 STAVAX 等不锈钢模具材料,这些材料既不易生锈又方便打磨抛光
热冲压模具要在 300-800℃的温度范围内运行,其材料必须具备抗高温软化的能力,例如 H13 钢,这种材料在 600℃时依然能维持 HRC 40 以上的硬度水平,表现出了良好的耐热性能。
抛光表现:针对表面精度要求严苛的压制工件,材料纯净度与结构精细度至关重要,例如可瑞得CP136 钢,其抛光特质超越一般 Cr12 钢。