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，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)實意義。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。

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。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等無害攙雜物是招致晚期疲憊剝落、明顯低落軸承壽命的主要因由。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：用試驗優(yōu)化的方法、試驗優(yōu)化與算法優(yōu)化組合的方法。于是企業(yè)市場部繼續(xù)大放煙幕彈，只要是300Mp級別以上的都叫“高強(qiáng)度鋼”。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。常用的試驗方法為正交試驗，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，具主要特點是抗粘結(jié)能力比硬質(zhì)合金強(qiáng)，PCBN的主要特點是硬度高、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。

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。

有些塑膠料有酸腐蝕性，有些因添加了增強(qiáng)劑或其他改型劑，如玻璃纖維對模具的損傷大，選材時均要綜合考慮。但對于一些耐磨性要求很高，淬火后變形很小模具用鋼，鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)13%，并且為了形成大量碳化物，鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高，可達(dá)2。有強(qiáng)腐蝕性的塑膠一般選S136，2316，420一類鋼材，弱腐蝕性的除選S136，2316，420外，還有SKD61，NAK80，PAK90，718M。強(qiáng)酸性的塑膠料有：POM，PBT，PVC弱酸性的塑膠料有：PP，PMMA，PA，PC 產(chǎn)品的外觀要求對模具材料的選擇亦有很大的影響，透明件和表面要求拋鏡面的產(chǎn)品，可選用的材料有S136，2316，718S，NAK80，PAK90，420，透明度特高的模具應(yīng)選S136，其次是420。

以上是從滿足產(chǎn)品要求來說，但作為一個設(shè)計師，你只考慮這些的話，你不但不可能成為一個好的設(shè)計師，可能你的飯碗都有問題，你涉及的模具所需求的成本是重中之重，你還要考慮價格，就拿S136與2316來比較，每公斤相差55—60元，如果你選擇不當(dāng)，你老板不是接不到單，就是做到破產(chǎn)。有些塑膠料有酸腐蝕性，有些因添加了增強(qiáng)劑或其他改型劑，如玻璃纖維對模具的損傷大，選材時均要綜合考慮。

三級模具用預(yù)硬料多，牌號有：S136H，2316H，718H，083H，硬度HB270----340，四五級模具用P20，718，738，618，2311，2711，對于要求特低的模具，還有可能用到S50C，45#鋼，即直接在模胚上做型腔。在發(fā)展業(yè)務(wù)的同時，加強(qiáng)成本控制力度，提高內(nèi)部管理水平，也成為未來模具鋼材企業(yè)工作的重點，既能提高公司的產(chǎn)品競爭力，也是客戶衡量公司可持續(xù)發(fā)展能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。玻璃膠)