目前硬質合金衝壓模具多數採用WC-Co系合金(以碳化鎢為主,其中加結合材料鈷,用粉未冶金法製造的合金)。這種硬質合金硬度高,熔點高,性質穩定,適於做模具材料。因為Co比WC的潤滑性好,在高溫時具有較高的溶解度,而在常溫時,WC比Co的溶解度小,所以保持一定的韌性。WC-Co硬質合金是目前應用最廣泛、產量最大的硬質合金,優良的性能得益於WC和Co這兩種材料各自性能的結合。
硬質合金衝壓模具,在工業生產中主要用來加工螺栓、螺母、鋼壁釘、木螺釘和鉚釘等常用的工件。常規的螺栓冷繳成形加工工藝,具體可以分為還料、鐓頭、聚積、成形、搓紋等五個步驟。衝壓加工的優點是材料的利用率高,金屬消耗少,生產效率高,自動化程度高。模具在工作過程中要承受巨大的衝擊力,單位壓力高達200MPa,因此就要求模具材料具有高硬度、高耐磨性、高的衝擊疲勞強度和足夠的衝擊韌性。
硬質合金集合了金屬碳化物硬度高和粘接金屬塑性良好的優點,從而具有一系列優良性能:
1.高強度和高硬度,特別是在較高的溫度下仍然具有很高的硬度,即紅硬性很好;
2.高彈性模量,剛性好,應力作用下沒有明顯的塑性變形;
3.高抗壓強度,可承受大額載荷並保持形狀不變;
4.良好的耐磨性;
5.熱膨脹係數小;
6.良好化學穩定性,在高溫下沒有明顯的氧化行為。
硬質合金衝壓模具的設計要點
為了有效地進行硬質合金衝壓模具設計,應注意:
1.因硬質合金的凸模和凹模壽命長,而其他部件壽命短,故應對材料性質、硬度和部件的替換性作詳細的分析。
2.要對產品形狀、材料性質、精度和坯料尺寸等進行充分的研究,再設計硬質合金衝壓模具。
3.所用的衝床,要具有足夠的精度、剛度和壓力。採用滑柱式衝壓模具較為有利。
4.對凹模和凸模的結構,應作全面考慮,不僅強度要夠,而且要加工容易,簡化加工工序。特別是凹模和凸模的拐角處,容易磨損和出缺口,加工不便。
5.凹模和凸模要固定可靠,拆卸容易。
6.在小面積的凸、凹模下,裝置淬火的沖頭熱板,防止凸凹模下陷。
硬質合金衝壓模具的失效
因為具有高硬度、高耐磨性、高紅硬性等優點而被稱之為現代工業牙齒。硬質合金是石油鑽探、礦山幵采、冶金、機械、化工、軍工等領域不可或缺的工具材料。用來生產螺母、螺釘、鋼壁釘等零件的硬質合金衝壓模具,其工作條件都是在一定載荷下承受一次或多次衝擊加工以便使金屬零件達到成形尺寸要求。在實際工況條件下,硬質合金模具容易受到交變載荷、衝擊、震動的影響,工作條件十分惡劣。經歷過上百萬次的衝擊後,硬質合金表面容易出現顯微裂紋,這些裂紋在持續的工作下慢慢擴展,最後導致模具失效。
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