冷擠壓模承受很大的載荷和強烈的摩擦,要求凸模有足夠的抗壓、抗彎強度以防鐓粗、折斷;凹模要有足夠的抗拉強度和疲勞抗力以防開裂;凸、凹模均要求高耐磨性以延長使用壽命。以往,小批擠壓軟料的模具,常用60Si2Mn鋼做凸模、T10A鋼做凹模;中批量生產(chǎn)用復(fù)雜模具,常選用CrWMn、9CrWMn等鋼;大批生產(chǎn)用重載模具,常以Cr12MoV鋼做凹模,以高速鋼做凸模。
除60Si2Mn鋼外,上述鋼種在使用中均表現(xiàn)出強韌性不足,凸模易折斷,凹模易脹裂。現(xiàn)趨向于選用GD、012A1、LD、GM和ER5等新型高強韌模具鋼,以及下列新鋼種。
①6W6Mo5Cr4V(代號6W6)鋼。此鋼系降碳高速鋼,碳化物減少,分布均勻,強韌性增高,耐磨性良好。主要用于取代高速鋼和Cr12型鋼制造冷擠凸模和冷鐓沖頭,壽命成倍提高。
②6Cr4W3Mo2VNb(代號65Nb)鋼。此鋼系基體鋼,加入少量Nb以細(xì)化晶粒,穩(wěn)定碳化物,減少馬氏體中碳量,從而進(jìn)一步提高鋼的韌性。通過調(diào)節(jié)淬火和回火溫度可達(dá)到調(diào)整鋼和強韌性和耐磨性組合目的。該鋼適于制造形狀復(fù)雜的有色金屬冷擠壓模,也可用于單位壓力不超過2500MPa的鋼擠壓模。
③6Cr4Mo3Ni2WV(代號CG2)鋼。此鋼系調(diào)整成分的基體鋼,加Ni可進(jìn)一步提高強韌性和熱疲勞抗力。淬火溫度1100~1140℃,用于冷擠模時可于520~560℃回火兩次,硬度為59~62HRC;用于溫擠、熱擠模具時則于600~650℃回火兩次,硬度為50~54HRC。
④硬質(zhì)合金YG15、YG20和鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35、TLMW50。其硬度高,耐磨性好,有一定的韌性,壽命很高,但制造工藝復(fù)雜,成本高,只用于大量生產(chǎn)的場合。
根據(jù)需要,冷擠壓模可進(jìn)行表面強化處理,除前述表面處理工藝外,還可進(jìn)行硼硫復(fù)合滲、硫氮碳共滲等,以改善表面摩擦性能,防止黏著磨損失效。
(4)冷鐓模的選材 冷鐓模沖頭和凹模的受力與冷擠壓模類似,只是加載速度大,沖擊力的大小與坯料狀況和冷鐓機的工作特性有關(guān)。
輕載荷或小批量生產(chǎn)用冷鐓模,一般常用T10A、9SiCr、GCr15和60Si2Mn等鋼。T10A鋼用于小型簡單模具,9SiCr、GCr15鋼用于較精密復(fù)雜的模具,60Si2Mn鋼用于沖擊速度大、頻率高的模具。它們或韌性不足,或耐磨性不高,壽命均不長。
重載荷或大量生產(chǎn)用冷鐓模,一般選用Cr12MoV鋼和高速鋼。它們韌性差,在較大沖擊下易產(chǎn)生崩刃、剝落、折斷和開裂,壽命很不穩(wěn)定。盡管可進(jìn)行強韌化熱處理,但效果并不十分顯著。
現(xiàn)在,冷鐓模選材的趨向是采用新型高強韌性模具鋼,如4Cr5Mo1V、65Nb、LD、CG2、GM和ER5等鋼,甚至可采用18Ni型馬氏體時效鋼。目前以65Nb、LD鋼應(yīng)用較多,并已取得顯著效果。如用于標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)冷鐓模,壽命均提高幾倍以上。GM鋼兼有高耐磨和高強韌的優(yōu)良性能,用于冷鐓模可進(jìn)一步提高使用壽命。
新近研制的DT硬質(zhì)合金具有高強度、高耐磨性,又有較高的韌性,能承受較大沖擊載荷,還具有良好的可鍛性、切削加工性,熱處理變形極小。用它制造冷鐓模模塊,比用9SiCr、Cr12MoV等鋼提高模具壽命20~30倍。
冷鐓模在整體強韌化的基礎(chǔ)上再進(jìn)行表面強化處理,對進(jìn)一步提高模具壽命十分有效。常用的表面處理工藝有氮碳共滲、氣相沉積TiN和硼硫復(fù)合滲等。