模具钢材的应用技巧(二)---模具零配件用钢材的实际应用及选材

㈠模具零件所用钢种：
1.SKH-9：即SKH51高速工具钢中的Mo系高速钢，58~60HRC母材硬度保证范围，表面处理-Fe3O4-四三酸化铁被膜。化学成分：C-0.8~0.9，Si-0.4以下，Mn-0.4以下，P-0.03以下，S-0.03以下，Cr-3.8~4.5，Mo-4.5~5.5，W-5.5~6.7，V-1.6~2.2，杂质如Cu-0.25以下，Ni-0.25以下。用途：比较需要韧性的一般切削用，或其它各种工具。东莞市弘超模具科技有限公司模具钢材事业部专业销售SKH-9高速钢及其他高品质工模具钢（日本大同模具钢、瑞典一胜百模具钢、瑞典乌德霍姆工具钢、德国葛利兹模具钢、日本日立模具钢、日本不二越高速钢以及国产新型模具钢、无磁模具钢、基体钢、火焰淬火钢等）。
2.DAC：日本日立模具钢，即日本JIS SKD61，热轧金属模用合金工具钢，适用于冲模压铸模和押出模，化学成分：C-0.32~0.42，Si-0.8~1.2，Mn-0.3以下，P/S-0.03以下，Cr-4.5~5.5，Mo-1.0~1.5，V-0.8~1.2，杂质Cu/Ni-不超过0.25。同类型的钢种还有：日本大同模具钢DHA1、瑞典一胜百模具钢8402、瑞典乌德霍姆工具钢ORVAR 2M等。更多相关产品资讯，敬请关注东莞弘超模具钢材专业网站www.hongchao-dg.cn。
3.螺丝类(常态)：SUS301经冷加工后可以得到高强度，用于铁路车辆、带式运送机螺栓螺帽和弹簧，用于一般温度下。属热轧冷轧不锈钢钢板，奥氏田铁系固溶化热处理。化学成分：C-0.15以下，Si-1.0以下，Mn-2.0以下，P-0.045以下，Ni-6.0~8.0，Cr-16.0~18.0。
4.弹性件类(热况)：SUS304广泛用于不锈钢,耐热钢,可用于注射模中的垫圈，小弹簧的使用。JIS不锈钢中的奥氏田铁系。
5.螺丝类(热态)：SUS305较304的加工硬化性为低，用于旋压成形，特殊抽制，冷轧加工等。JIS不锈钢中的奥氏田铁系，可作注塑模具中的螺丝。
6.螺丝类SCM435铬钼钢钢材硬度28~36HRC，化学成分：C-0.33~0.38，Si-0.15~0.35，Mn-0.6~0.85，P-0.03以下，S-0.03以下，Cr-0.9~1.2，Mo-0.1~0.3。常用于强力螺丝、螺栓、轴和臂类。
7.销钉类：SUJ2，硬度HRC58以上，为高碳铬轴承钢钢材，外径公差：+0.01/+0.005。化学成分：C-0.95~1.1，Si-0.15~0.35，Mn-0.5以下，P/S-0.025以下，Cr-1.3~1.6，Mo-不得超过0.08，杂质Cu/Ni-不得超过0.25。另切削用热加工钢材之球状化热处理硬度如下：HB201以下，HRB94以下。
8.SUS440C：SUS440C为JIS不锈钢中的麻田散铁系，在所有不锈钢,耐热钢中具有最高之硬度，适用于喷嘴、轴承用。概略组成18Cr-1C，其成分：C-0.95~1.2，Si/Mn-1.0以下，P-0.04以下，S-0.03以下，Cr-16~18。
9.日期标志柱(带螺纹)：使用SKD61硬度43~47HRC或是DH2F硬度38~42HRC，或是SUS420钢材。而与之相配的外圆柱则用SUS420不锈钢材，硬度50~53HRC。定位的钢珠用SUS440C，硬度58HRC以上，弹簧用SUS304。
10.透气用钢柱：SUS316，硬度130~190HV(~10HRC)，JIS不锈钢中的奥氏田铁系，18Cr-12Ni-2.5Mo，对海水以及各种媒质较SUSU304耐蚀性强，其耐孔蚀性亦强。化学成分：C-0.08以下，Si-1.0以下，Mn-2.0以下，P-0.045以下，S-0.03以下，Ni-10.0~14.0，Cr-16.0~18.0，Mo-2.0~3.0。
11.锲形块(在结构上可有取用的螺丝孔)：SKS3（硬度53~56HRC）或HPM2T（硬度37~41HRC）、SKD61（硬度50~55HRC），SKS3为JIS合金工具钢中冷轧金属模用钢，成分：C-0.9~1.0，Si-0.35以下，Mn-0.9~1.2，P/S-0.03以下，Cr/W-0.5~1.0。常用作量规剪刀、抽拉模、其它一般模具。
SKD61：空冷硬化钢，600度作业，强度高，韧性好，抗热裂性好。相当于国牌号中的4Cr5MoSiV1，瑞典一胜百模具钢的8407，美国的H13。适用于铜、铝合金挤压模、压铸模、热压力机模。交货时退火处理，硬度HB<235(HRC22)。
12.牛角梢：直径4~8用SKD11硬度60~63HRC，直径10~50用SUJ2硬度58HRC以上(高周波烧入)。
13.定位钢珠：轻荷重用型--钢珠用SUJ2硬度55HRC以上，螺丝本体用S45C硬度29~35HRC表面四三酸化铁被膜，耐热温度80度以下；重荷重用型--钢珠用SUJ2硬度55HRC以上，螺丝本体用SUS304相当，耐热温度80度以下；重荷重用型—钢珠用SUS440C，螺丝本体用SUS304相当，或用SUS631，耐热温度260度以下。
14.定位钢珠定位套/顶杆：使用SK4材料,硬度53~58HRC.SK4为JIS合金工具钢中的耐冲击工具用钢,成分:C-0.45~0.55,Si-0.35以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下,Cr/W-0.5~1.0,常用于冲模,铆钉头模,览.另SK4可用分型面时用的顶杆(在弹簧作用下顶开两板).
15.调整用耐磨块：(如抽芯上配合面上的嵌件)使用HPM2T硬度37~41HRC;或是SKS3硬度53~56HRC;另有HBSC4(铜合金)调整块,MoS2埋设,使用温度为-50度~+200度.也可使用SKD61,硬度48~52HRC.(如使用在锲度调整用耐磨块上---此时要设有圆销定位和螺丝锁紧)
16.拉杆：使用SUJ2材料硬度58HRC以上,表面高周波烧入(深度0.8~2.0)范围为两部在台阶上10.0处.
17.灌嘴：所用材质SKD61硬度48~52HRC;DC53硬度58~62HRC;HPM1相当使用硬度37~43HRC.或是SK3;或是SUS440C硬度50~56HRC.其中SK3为工具碳钢,成分C-1.0~1.1,Si-0.35以下,Mn-0.5以下,P/S-0.03以下.可用于弓锯,凿刀,量具,发条(弹簧),剃刀,抽拉模.
SKS3：油淬硬化的低合金冷作模具钢,耐磨性能好,易淬火,表面淬火硬度高,HRC>62.淬火尺寸稳定,变形少.在交货状态时,材料为退火处理,55~207(HRC25~14).相当中国牌号 9CrWMn ,瑞典一胜百模具钢的DF-2 ,瑞典乌德霍姆工具钢的ARNE及美国的O1钢种,适作用于冷冲压模具,塑料料模具及量具刃具.
18.圆柱形定位柱：同轴度0.01/0.005(超精密级)内,外径分别为DK6/D+0.005/0,所用材质为SKD11,硬度58~62HRC.为冷轧金属模用之合金工具钢钢材,成分:C-1.4~1.6,Si-0.4以下,Mn-0.6以下,P/S-0.03以下,Cr-11.0~13.0,另Mo-0.8~1.2,V-0.2 ~0.5 ,Ni不超过0.5 .可用于量规,抽拉模,螺丝搓牙线.(另亦可用SUJ2,硬度58~60HRC)
SKD11适用于形状复杂而又可能变形的工具模,淬火硬度HRC>62.相当于中国牌号中的Cr12Mo1V1或是Cr12Mo1V, 瑞典一胜百模具钢的XW-41, 瑞典乌德霍姆工具钢的SVERKER-21以及美国的D2钢种,用于高耐性长寿命的各类冷冲压模具及冷剪切模,搓丝板等.交货时为退火处理硬度为:HB<255(HRC25).总之是含 高达12%的莱氏体冷作工具钢,硬度可处理至61HRC,具备有卓越的耐磨性与抗回火性,极佳的抗剪切强度和绝好的韧性.
19.模具用定位块,限位柱/止位梢等：材质为S45C,硬度46~50HRC.为机械构造用碳钢,成分:C-0.42~0.48,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.9,P-0.03以下,S-0.035以下.热处理可分为:正常化,退火;淬火`回火.另S45C作一般边接件用时,硬度38~43HRC,表面处理:四三酸化铁被膜.另拉杆头部的止位环也可用S45C硬度34~43HRC.
20.斜度分型面用磨耗块：可使用磨耗快的S50C,硬度38~45HRC.为机械构造用碳钢,成分: C-0.47~0.53,Si-0.15~0.35,Mn-0.6~0.9,P-0.03以下,S-0.035以下.(单材质而言:S50C在高周波烧入下可达58HRC以上.)
21.弹簧垫圈：用SWRH62硬度42~50HRC.SWRH62为硬钢线材,成分为:C-0.59~0.66,Si-0.15~0.35,Mn-0.3~0.6-A型(或0.6~0.9-B型).另P/S的含量在0.025以下,Cu为0.02以下.
22.塑料开闭器：螺丝用SCM435;塑料用POM耐热温度150度以下;与之相配的圆筒用S45C表面四三酸化铁被膜,内表面粗糙度为0.4,侧面有气孔和小侧平面用来跑气.
23.机械式金属型开闭器：大小卡头均用SKD11硬度58HRC以上;外壳中与模座相贴的使用SK材料,硬度50HRC以上,另一半则使用SKD61硬度为50~55HRC;另长的出脚使用S45C硬度为高周波烧入45HRC以上.
24.拉板与拉板上螺丝外套环：材质S45C 硬度38~43HRC 表面处理:四三酸化铁被膜.
25.冷却用黄铜：材质为C3604 ,为快削黄铜.成分:Cu-57.0~61.0;Pb-1.8~3.7;Fe为-0.5以下.材质被切削性好,用于螺栓,螺帽,小螺丝,电子零件和照相机零件等.
26.冲模两侧等高垫块：材质为SKS93 硬度54~58HRC,冷轧金属模用合金工具钢,成分:C-1.0~1.1,Si-0.4以下,Mn-0.8~1.1,P/S-0.03以下,Cr-0.2~0.6,可用于剪刀,量规,抽拉模!中与模板底面相接面的粗糙度为Ra1.6.另一般的面则为Ra6.3
27.托料梢/浮升梢：所用材质为SK4 硬度53~58HRC,另浮升用弹簧所用材质为SWP-A.
28.盘形弹簧：用料为S60C;S70C或是SK5M

㈡圆筒螺旋弹簧：
1.材质：
弹簧钢钢材:SUP4,6,7,9,9A,10,10A ;以加热成型弹簧为主,为泛用弹簧.
硬钢线:SWB/SWC ,以常温成型弹簧为主,为泛用弹簧.
琴钢线:SWP ,以常温成型弹簧为主,耐腐蚀,泛用弹簧.
油回火弹簧用碳钢线:SWO ,以常温成型弹簧为主,为泛用弹簧.
油回火阀弹簧用碳钢线:SWO-V ,以常温成型弹簧为主,为耐腐蚀弹簧.
油回火阀弹簧用铬钒钢线:SWOCV-V,以常温成型弹簧为主,为耐蚀,耐腐蚀性弹簧.
油回火阀弹簧用硅铬钢线:SWOSC-V,以常温成型为主,为耐蚀,耐腐蚀性.
油回火弹簧用硅钢线:SWOSM,常温成型为主,为泛用弹簧.
弹簧用不锈钢线:SUS302,304,316,631.以常温成型为主,为耐热,耐蚀,泛用弹簧.
黄铜线:C2600 W-H,C2600W-EH,C2700W-H,C2700W-EH,C2800W-H.为常温成型为主.用途可为导电,非磁,耐蚀.
白铜线:C7521W-H,C7541W-H,C7701W-H.常温成型弹簧为主,用途可以为导电,非磁,耐蚀.
磷青铜线:C5101W-H,C5191W-H,C5212W-H.以常温成型弹簧为主,用途可以为导电,非磁,耐蚀.
铍铜线:C1720W-H,迷路温成型为主,导电,非磁,耐蚀性用途.
2.受反复负载时疲劳强度有关加工处理的各因素：
A.强化,脱碳的影响:脱碳层在极薄厚度(0.05mm)时能使疲劳强度急下降,耐久度低下30~40%,另热间成型弹簧的氧化作用使表面变粗,对疲劳强度有较大的影响.表面Ra为20~30um时,疲劳强度将行减半.
B.形状尺寸的影响:弹簧的硬度因素与凹割系数,形状系数有关,尽力避免断面的剧烈变化和凹割.另同一材料直径大者疲劳强度要差.如直径20的比直径5~10的强度要差20%.
C.电镀的影响:可使钢线的疲劳强度降低10~20%.但对腐蚀环境中的疲劳强度之降低有减少.
D.腐蚀疲劳的影响:在腐蚀环境中反复负载时,几乎使弹簧没有耐久度存在.

㈢电极材料：
常用的为石墨,紫铜,铜钨合金,银钨合金等;石墨电极易加工,但电极损耗比较大,模具精度不易保证,仅用于精度不高的锻压类硬质合金型腔模的电火花加工;紫铜,铜钨合金,银钨合金适用于精度要求较高的磁性材料和粉未冶金产品的硬质合金型腔模的电火花加工.铜钨合金,银钨合金价格贵,锻造成型困难,但电极损耗极少,特别适用于高精度,多沟槽类硬质合金型腔模的电火花加工,而经过反复锻造的紫铜材料因其电极损耗适中,机械加工性能良好,是一般硬质合金型腔模理想的电极材料.
1.电极尺寸的计算：电火花加工主要有：单电极平动加工法；多电极更换加工法；电极分解加工法。
A.粗加工电极尺寸=模具尺寸±(放电间隙+平动量)=模具尺寸±0.35~0.5
B.中加工电极尺寸=模具尺寸±(放电间隙+平动量)=模具尺寸±0.18~0.35
C.精加工电极尺寸=模具尺寸±(放电间隙+平动量)=模具尺寸±0.06~0.15
2.电火花加工硬质合金型腔模的加工工艺：
⑴经济电流密度：根据经济电流密度选择初始加工电流值,再由初始加工电流值的大小选择初始放电加工条件.经济电流密度指:工件被电蚀部分单位投影面积上所承受的放电加工电流的大小.则放电加工电流=经济电流密度X工件表面投影面积.一般情况下经济电流密度的经验值：
粗加工:Ij粗=(3~5)A/cm²；中加工:Ij中=(1~3)A/cm²
⑵粗糙度升级：可根据粗糙度升级概念来选择粗,中,精加工条件来编制放电加工程序.以下为粗糙度在粗,中,精,精细加工中的经验值范围:
粗加工:  Ra>12.5um            中加工:   Ra=2.5~12.5um
精加工:  Ra=0.6~2.5um          精细加工:  Ra<0.6um
下表为一组放电条件相对对应的粗糙度以及加工电流值:
放电条件 C190 C180 C170 C160 C150 C140 C130 C120 C110 C100
粗糙度um 75 65 50 40 36 32 26 17 12 6
加工电流A 25 21 14 10 8 7 6 4 2 1
依粗糙度升级,为了使加工表达到最终要求的表面粗糙度值作为下一个放电的条件,每次应将表面粗糙度值降低一半,这是分段加工的最快方法,为了提高加工速度且使电极损耗小一些,应注意在粗加工和精加工时峰值要相对小一些.则以上可选择:C190—C160—C130—C110或C180—C140—C120—C100
⑶提高硬质合金型腔模电火花加工效率的有效途径：
①多电极加工：分粗,中,精多电极加工,可使粗加工中电流加大,速度快；
②电极冲水：是影响加工的主要因素,特别对盲孔型加工,由于排屑困难,容易产生二次放电,烧伤工件,另出现积炭现象而自动抬刀影响效率.故可以在适当位置做冲水孔,孔径直径为Ø1.5~2.0mm,要有一定的压力.
③加工参数的调整：影响最大的是脉冲宽度和峰值电流.
注：用模芯插入式定位防偏或是自身加强强度;另因高度较大,无法在原有注塑机上满足最大合模要求,在此利用开模动作脱模。

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