熱加工模是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝方法之一。它主要用于制造業(yè)和加工業(yè)。它是和沖壓、鍛造、鑄造成型機(jī)械，同時和塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成型加工用的成形機(jī)械相配套，作為成形工具來使用的。?
熱加工模具屬于精密機(jī)械產(chǎn)品，因為它主要由機(jī)械零件和機(jī)構(gòu)組成，如成形工作零件（凸模、凹模），導(dǎo)向零件（導(dǎo)柱、導(dǎo)套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)，推料機(jī)構(gòu)，檢測與安全機(jī)構(gòu)等。?
為提高模具的質(zhì)量，性能，精度和生產(chǎn)效率，縮短制造周期，其零、部件（又稱模具組合），多由標(biāo)準(zhǔn)零、部件組成。所以，模具應(yīng)屬于標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的產(chǎn)品。一副中小型沖模或塑料注射模，其構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)零、部件可達(dá)90％，其工時節(jié)約率可達(dá)25％~45％。?

一、熱加工用模模具的功能和作用

?

現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，熱加工模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到很廣泛的應(yīng)用。?
現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的零件，廣泛采用沖擊、成型鍛造、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，經(jīng)單工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。如汽車覆蓋件，須采用多副模具，進(jìn)行沖孔、拉深、翻邊、彎曲、切邊、修邊、整形等多道工序，成形加工為合格零件；電視機(jī)外殼洗衣機(jī)內(nèi)桶是采用塑料注射方法，經(jīng)一次注射成型為合格零件的；發(fā)動機(jī)的曲軸連桿是采用鍛造成形模具，經(jīng)滾鍛和模鍛成形加工為精密機(jī)械加工前的半成品胚件的。?
高精度、高效率、長壽命的沖模、塑料注射成形模具，可成形加工幾十萬，甚至幾千萬產(chǎn)品零件，如一副硬質(zhì)合金模具，可沖壓硅鋼片零件（E型片、電機(jī)定轉(zhuǎn)子片）上億件，稱這類模具為大批量生產(chǎn)用模具。?
適用于多品種、少批量或產(chǎn)品試制的模具有：組合沖模、快換沖模、疊層沖模或成型沖模，低熔點合金成型模具等，在現(xiàn)代加工業(yè)中，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值，稱這類模具為通用、經(jīng)濟(jì)模具。?
電子、計算機(jī)、現(xiàn)代通信器材與設(shè)備，電器、儀器與儀表等工業(yè)產(chǎn)品的元器件或零、部件越來越趨于微型化、精密化，其零件機(jī)構(gòu)設(shè)計中的槽、縫、孔尺寸要求在?0.3mm以下，批量生產(chǎn)用模具要求很高。如高壓開關(guān)中的多觸點零件，寬度僅為10mm，卻需沖孔、沖槽、彎曲、三層疊壓等工序，模具需設(shè)計為70工位的精密級進(jìn)行沖模。又如，BP機(jī)中零件尺寸及其微小，對模具的要求更高。這類微型沖件和塑件用的模具，以成為高技術(shù)模具或?qū)＠湍＞摺?span>?
大型模具，重量在10t以上的已很常見，有些模具重量已達(dá)30t。如大型汽車覆蓋件沖模，大型曲軸鍛模，大尺寸電視機(jī)外殼用塑料注射模等重量都在10t以上。?
隨著現(xiàn)代化工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具的應(yīng)用越來越廣泛，其適應(yīng)性也越來越強(qiáng)。已成為工業(yè)國家制造工藝水平的標(biāo)志和獨立的基礎(chǔ)工業(yè)體系。?
另外，采用模具進(jìn)行成形加工，是少，無切削的主要工裝，在大批、大量加工中，可使材料利用率達(dá)90％或以上。

二、熱加工模具分類及用途

熱加工模具的用途廣泛，模具的種類繁多，科學(xué)的進(jìn)行模具分類，對有計劃的發(fā)展模具工業(yè)，系統(tǒng)的研究、開發(fā)模具生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)模具設(shè)計，制造技術(shù)的現(xiàn)代化，充分發(fā)揮模具的功能和作用；對研究、制訂模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)水平，提高模具生產(chǎn)效率，縮短模具的制造周期，都具有十分重要的意義。?
總體上說熱加工模具可分為三大類：金屬板材料成型模具，如沖模等；金屬體積成型模具，如鍛（鐓、擠壓）模，壓鑄模等；非金屬材料制品用成型模具，如塑料注射模和壓縮模，橡膠制品，陶瓷制品用成型模具等。

三、熱加工模具材料的作用和地位

隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的使用壽命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好壞和使用壽命的長短，將直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。而模具材料的種類、熱處理工藝、表面處理技術(shù)是影響模具使用壽命的極其重要的因素，所以世界各國都在不斷的研究和開發(fā)新型模具材料，改進(jìn)模具的熱處理工藝，選用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)，合理的設(shè)計模具結(jié)構(gòu)加強(qiáng)對模具的維護(hù)等措施，來穩(wěn)定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。?
模具材料的使用性能將直接影響模具的質(zhì)量和使用壽命。模具材料的工藝性能將主要影響模具加工的難易程度、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。為此，應(yīng)合理選擇模具材料，改進(jìn)熱處理工藝和表面處理工藝，大力推廣模具生產(chǎn)中的新材料、新工藝和新技術(shù)。?

四、熱加工模具材料與模具壽命

為了提高生產(chǎn)效率，提出毛胚精度和材料利用率，采用和發(fā)展少、無切削新工藝、新設(shè)備，對模具提出了向精密、多型腔、高壽命方向發(fā)展的要求，模具壽命的提高，最根本的辦法是采用高性能的模具材料。盡管影響模具壽命的因素是多方面的，但模具材料的選用是一個很重要的因素。?
60年代以來，我國研制出不少適合我國特點的新型高效模具鋼，如熱作模具鋼中的3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、4CrMnSiMoV、4Cr2NiMoV、?5Cr4Mo3SiMnVA1等，冷作模具鋼中的6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo3V2Si、7CrSiMnMoV、6CrNiMnSiMoV等新鋼種的采用，均獲得提高模具壽命倍數(shù)的效果。如冷作模具鋼選用6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）代替T10、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2?等制作多工位冷鐓機(jī)用的內(nèi)六角凸模、十字槽光凸模、螺栓切邊模、冷鐓螺栓頂模、鋼板彈簧沖孔凸模、螺栓平圓頭沖模、圓環(huán)冷沖模等；熱作模具鋼選用?3Cr3Mo3W2V（HM1）代替3Cr2W8V鋼等制作軸承套圈的熱沖壓凸模和凹模、連桿輥鍛成形模、小型機(jī)鍛模等都顯著提高了模具壽命，因此作為模具工作者包括模具設(shè)計人員，首要任務(wù)是正確選用并合理使用模具材料，以保證模具的正常使用壽命。

五：常用金屬的線膨脹系數(shù)及收縮率

線膨脹系數(shù)表示攝氏溫度升高一度時單位材料的尺寸變化。表1是一些金屬的線膨脹系數(shù)。?
收縮率是指由熱加工溫度至室溫這段溫度區(qū)間內(nèi)單位長度金屬材料的尺寸變化，它與材料的線膨脹系數(shù)和熱加工溫度兩者有關(guān)。?
模膛設(shè)計時，需要考慮工件的收縮率，精密加工時還需考慮模具的熱脹冷縮問題。?
熱加工時剛料的收縮率一般去1.2~1.5％，而對細(xì)長的桿類件，扁薄的工件，冷卻快或打擊次數(shù)多熱加工溫度低的工件收縮率取0.8~1.2％；帶大頭的長桿鍛件，頭部和桿部的冷縮塑料件一般取（0.3~0.5）％。鋁合金為（0.8~1.0）％，鎂合金為0.8％，鈦合金為（0.5~0.7）％，銅合金為（1.0~1.3）％。

　　?表1金屬的膨脹系數(shù)?
　　?金屬種類?Fe?Al?Mg?Cu?Ni?Ti?
　　?膨脹系數(shù)x10⒍（1/℃）?11.7?23.9?26?16.5?13.6?8.5?

六：常用金屬的變形抗力

金屬的變形力σs也稱真實應(yīng)力或流動應(yīng)力。對于理想塑性材料，變形抗力等于材料的屈服極限；對于塑性硬化材料，變形抗力等于考慮了變形硬化后的屈服極限。在熱鍛溫度下，變形抗力還可以用強(qiáng)度極限σb表示。通常金屬的變形抗力與材料的化學(xué)成分、組織、變形溫度，應(yīng)變速率及變形程度等有關(guān)，可表達(dá)如下?
σs=σ（T，ε1，ε2，x）?
式中?T——變形溫度；?
ε1——變形程度；?
ε2——應(yīng)變速率；?
x——材料的物理化學(xué)性質(zhì)。?
通常變形抗力隨溫度的升高而降低，應(yīng)變速率增大時，變形抗力增大，溫度升高，這種現(xiàn)象越明顯。變形程度對變形抗力的影響有兩種情況，某些材料隨變形程度增加，變形抗力不斷增大；而有些材料，在某一溫度下，在某一變形程度前，變形抗力隨變形程度的增加而?
增大，但超過該變形程度后，由于動態(tài)恢復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行迅速，隨變形程度增大時，變形抗力逐漸減小。一般地講，當(dāng)變形溫度高于再結(jié)晶溫度時，由于形變硬化的現(xiàn)象不明顯，應(yīng)變速率的影響大，變形程度的影響小；而變形溫度低于再結(jié)晶溫度時，變形程度的影響較大，應(yīng)變速率的影響較小。?

舉例說明：熱鍛模具鋼的合理選用?
1、熱鍛模具鋼的性能要求：?

（1）高的沖擊韌度和斷裂韌度：對錘鍛模具鋼，沖擊韌度應(yīng)大于或等于30J/㎝2，沖擊韌度是鍛模鋼的基本性能。為阻止或延緩裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致模具斷裂，還需要鍛模鋼必須具有高的斷裂韌度。?
（2）高的高溫硬度及高溫強(qiáng)度：為防止熱鍛模發(fā)生早期磨損及變形，模具鋼應(yīng)具有較高的高溫硬度和高溫強(qiáng)度。?
（3）高的淬火性：熱鍛模尺寸較大，要求模具整個截面力學(xué)性能均勻一致，如果心部未淬透，則可能形成貝氏體或其他組織，導(dǎo)致模具早期斷裂。?
（4）高的熱疲勞抗力：若導(dǎo)熱性好，熱脹系數(shù)小，則熱疲勞抗力高，可以延緩熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。?
（5）較高的回火穩(wěn)定性：防止模具在高溫服役中被繼續(xù)回火，導(dǎo)致硬度下降而影響耐磨性。?
（6）良好的工藝性能及抗氧化性能。?

?2、熱鍛模具用鋼及合理選材：?
重型機(jī)械廠或鋼廠生產(chǎn)的其它鍛模鋼有：5CrNiTi、4SiMnMoV及5SiMnMoV、5CrNiW、5CrNiMoV等，國外進(jìn)口鍛模鋼有55CrNiMoV6等。?
機(jī)械壓力機(jī)模塊用鋼鋼號為：4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5MoSiV、4Cr3W2Vsi、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V，應(yīng)用較好的其它鋼號4Cr3Mo3W4VNb、2Cr3Mo3VNb、2Cr3Mo2NiVSi；國外進(jìn)口鍛模鋼有YHD3等，壓力機(jī)熱鍛的特點是成行速度慢，單件滯模時間長（約3~6s），因此，模腔表面溫升高，瞬時溫度可達(dá)約700℃。冷卻及潤滑條件較好時，溫度可能偏低一些，但也會達(dá)到500℃左右，這也超過了5CrNiMo、5CrMnMo模塊的回火溫度，從而導(dǎo)致模具早期磨損，壓塌等失效。因此，需要選用耐熱性較高的高強(qiáng)韌性模具鋼制作壓力機(jī)模具。表2列出了錘鍛模用鋼的選擇，可供選材參考。?
表2?錘鍛模用鋼的選擇?
模具類型?鋼的選用?
小型?5CrMnMo、5CrNiTi、5SiMnMoV、4SiMnMoV、6SiMnMoV?
中型?5CrMnMo、5CrNiTi、5SiMnMoV、4SiMnMoV、6SiMnMoV?
大型?5CrNiMo、5CrNiW、5CrNiTi、5CrMnMoSiV?
特大型?5CrNiMo、5CrNiW、5CrNiTi、5CrMnMoSiV?
堆焊錘鍛模?5Cr2MnMo?
壓力機(jī)鍛模（大尺寸）?5CrNiMo、5Cr2NiMoVSi?

通常中、小型壓力機(jī)鍛模可選用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV及3Cr—3Mo型熱作模具鋼、5Cr4W5Mo2V、4Cr3Mo3W4VNb鋼等。目前應(yīng)用較多的是：3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1鋼。?
對錘鍛模尚有如下分類方法：?
小型：噸位小于1t，高度小于275mm；?
中型：噸位1~3t，高度275~325mm；?
小型：噸位4~6t，高度325~375mm；?
特大型：噸位大于6t，高度在375mm以上。?
現(xiàn)就我公司所采用的熱鍛模材料分析如下：?H13：化學(xué)成份（％）?（國標(biāo)GB1299—85）?
e—0.32~0.45?Si—0.80~1.20?Mn—0.20~0.50?
Cr—4.75~5.50?Mo—1.10~1.75?V—0.80~1.20?
S、P≤0.03?

3Cr2W8V：屬萊氏體鋼，在高溫下有較高的硬度，但其韌性和塑性較差，淬透性中等，截面厚度≤80mm可　淬透；此鋼相變溫度較高，耐熱疲勞性良好。用于作高溫、高應(yīng)力但不受沖擊載荷的凸模、凹模，如平鍛機(jī)上的凹凸模、鑲塊、銅合金擠壓模、壓鑄用模具；還可作高溫下工作的熱剪切刀等。

?

以上資料由上海艾荔艾金屬材料有限公司提供，歡迎新老客戶來電洽購。

?

上海艾荔艾金屬材料有限公司大量批發(fā)零售國產(chǎn)進(jìn)口模具鋼、高速鋼、不銹鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、碳素工具鋼、易切削鋼、滾動承鋼、彈簧鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金、鋁板、鋁棒等。。。歡迎廣大用戶來電洽購！
碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275、08F、10F、15F、20Mn、25Mn、35Mn、40Mn、45Mn、50Mn、55Mn、55Mn、60Mn、70Mn、Q295、Q390、Q420、Q345、Q460、09Mnr、09MnNb、09Mn2、12Mn、18Nb、09MnCvPTi、10MnSiCu、12MnV、16MnNb、14MnTiRE、15MnrN
合金結(jié)構(gòu)鋼：1Cr5Mo、1Cr6Si2Mo、12Cr1MoV、12CrMo1MoV、15CrMn、15CrMo、15CrMog、15CrMoR、15MnVB、16MnCr5、20CrMn、20CrMnSi、20CrMo、20MnCr5、20MnMoB、20MnTiB、30CrMnSi、30CrMnSiA、30CrMo、35CrMo、40CrMn、40CrMoV、40MnVB、42CrMo、40CrMo、20Mn2、30Mn2、35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、20MnV、27SiMn、35SiMn、42SiMn、20SiMn2MoV、25SiMn2MoV、37SiMn2MoV、40B、45B、50B、40MnB、45MnB、20MnVB、20CrMnTi、25MnTiBRE、15Cr、15CrA、20Cr、35Cr、30Cr、40Cr、45Cr、50Cr、38CrSi、12CrMo、30CrMoA、12CrMoV、35CrMoV、12Cr1Vmo、25Cr2Mo1VA、38CrMoAl、40CrV、25CrMnSi、35CrMnSiA、20CrMnMo、40CrMnMo、30CrMnTi、20CrNi、40CrNi、45CrNi、50CrNi、12CrNi2、12CrNi3、20CrNi3、30CrNi3、37CrNi3、12CrNi4、20CrNiMo、40CrNiMoA、18CrNiMnMoA、45CrNiMoA、18Cr2Ni4WA、25Cr2Ni4WA
保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼：45H、15 CrH、20CrH、40CrH、45CrH、40MnBH、45MnBH、20MnNi4H、20CrNiMoH、20CrNi2MoH
彈簧鋼牌號：65Mn、55Si2Mn、55Si2MnB、55SiMnrB、60Si2Mn、60Si2CrA、60Si2MnA、55CrMnA、60CrMnA、60CrMnMoA、50CrVA、60CrMnBA、30W4Cr2rA、60Si2CrVA、50CrA
較常用鋼種適宜鍛件加工：15Cr2Ni2、15CrNiMoV、17CrNi2Mo、18Cr2Ni4W、18Cr2Ni4WA、18CrNiMnMoA、20Cr2Ni4、20CrMnMoB、20CrNiMo、20MnMo、20MnMoNb、20SiMn、24Cr2Ni4MoV、24CrMoV、25Cr2Ni4WA、28Cr2Mo1V、30Cr2MoV、30Cr2Ni2Mo、30CrMn2MoB、32Cr2MnMo、34Cr2Ni2Mo、34CrMnMo、34CrNi1Mo、34CrNi3Mo、34CrNi3MoV、35CrMoSi、40CrNiMo、40CrNiMoA、42MnMoV、45CrNiMoA、50CrMo、50SiMn、50SiMnMoV
非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼：YF35V、YF40V、Y45V、 YF45V、YF35MnV 、YF40MnV、YF45MnV、F45V、F35MnVN、F40MnV
碳素工具鋼：T7、T8、T8Mn、T9、T10、T11、T12、T13、T7A、T8A、T8MnA、T9A、T10A、T11A、T12A、T13A
量具刃具用鋼：9SiCr、8MnSi、Cr06、Cr2、9Cr2
耐沖擊工具鋼：4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si、6CrMnSi2Mo1V、5Cr3Mn1SiMo1V
高速鋼：W18Cr4、W18Cr4VCo5、W18Cr4V2Co8、W12Cr4V5Co5、W6Mo5Cr4V2、CW6Mo5Cr4r2、W6Mo5Cr4V3、CW6Mo5Cr4V3、W2Mo9Cr4r2、6WMo5r4r2Co5、W7Mo4Cr4V2Co5、W2Mo9Cr4VCo8、W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2Al、CW6Mo5Cr4V2
軸承鋼：GCr4、GCr15、GCr15SiMo、GCr18Mo、G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo、9Cr18、9Cr18Mo
冷作模具鋼：Cr12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV、Cr5Mo1V、9Mn2V、CrWMn、9CrWMn、Cr4W2MoV、6Cr4W3Mo2V1Nb、6W6Mo5Cr4V、7CrSiMnMoV
熱作模具鋼：5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、5Cr4Mo3SiMnVAl、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、8Cr3、4CrMnSiMoV、4Cr3Mo3SiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi
無磁模具鋼：7Mn15Cr2AL13V2Wmo
塑料模具鋼：3Cr2Mo、3Cr2MnNiMo
不銹鋼：00Cr12、0Cr13、0Cr13Al、00Cr13Ni5Mo、0Cr15Ni7Mo2Al、0Cr15Ni7Ti、0Cr16Ni6、0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr17Ni12Mo2、0Cr17Ni12Mo2N、00Cr17Ni14Mo2、00Cr17Ti、0Cr18Ni3Mn13N、00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Cu3、00Cr18Ni10N、00Cr17Ti、0Cr18Ni3Mn13N、00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Cu3、00Cr18Ni10N、0Cr18Ni10Ti、0Cr18Ni11Nb、0Cr18Ni12Mo3Ti、0Cr18Ni13Si4、0Cr18Ni16Mo5、0Cr19Ni9N、00Cr19Ni10、0Cr19Ni10NbN、00Cr19Ni13Mo3、0Cr19Ni13Mo3、00Cr20Ni18Mo6CuN、0Cr21Ni6Mn9N、0Cr26Ni5Mo2、00Cr27Mo、00Cr30Mo2、1Cr12、1Cr13、1Cr13Mo、1Cr17、1Cr17Mn6Ni5N、1Cr17Mo、1Cr17Ni2、1Cr17Ni5Mn6N、1Cr17Ni7、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、1Cr21Ni5Ti、2Cr13、3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、7Cr17、8Cr17、9Cr18、9Cr18Mo、9Cr18MoV、11Cr17、Y1Cr13、Y1Cr17、Y1Cr18Ni9、Y1Cr18Ni9Se、Y3Cr13、Y11Cr17