大部分压铸模具设计复杂,价格昂贵,因此也要求有较长的使用寿命。材料及热处理费用虽然只占整个压铸模具生产成本的10-15%,但对模具整体寿命却有决定性的影响。
一般来说,欧洲压铸行业最常见的热作模具钢有三种:
H11(1.2343),此材料兼具高硬度与高韧性的特点,满足热作模具钢的诸多要求;
H13(1.2344)是美国的标准钢种,此材质相较于H11钢而言,其碳、钒含量较高,耐磨性更强,但相对而言韧性有所减弱;
1.2367在欧洲市场被广泛应用,其特点是抗热冲击性能显著提高。
三种马氏体热作模具钢主要由铬、钼、钒合金组成,为满足当今越来越高的力学性能要求,均采用电渣重熔工艺进行冶炼。
H11钢提供最好的韧性,1.2367钢提供最好的高温强度。前者适用于应力开裂风险较大的场合,后者适用于热开裂风险较大的场合。
德国KIND公司最新研发的TQ1材料成功地将这两种钢的高韧性和高抗温度变化性能完美结合,其化学成分体现了欧洲最先进的技术研究成果,不仅含有极低的磷、硫成分,而且铝、硼、铜、锌等有害微量元素的指标也达到了最低标准。
TQ1通过先进的电渣重熔工艺,实现了最高的纯度,集中了最高的韧性和最好的抗热疲劳性能,这些都保证了模具最长的寿命。决定模具寿命的另一个特性是钢的转变行为,即抑制贝氏体形成的能力。贝氏体是一种硬而脆的结构,会导致大型模具芯部冷却不足,无法形成理想的马氏体转变。TQ1的贝氏体转变比H11材料晚25分钟,这使得热处理更容易。
由于TQ1具有良好的耐高温性能,用TQ1材料制成的模具在运行和操作过程中,抵抗热压力的能力比H11模具好得多。而且,与H11模具相比,TQ1模具在耐高温、韧性、热膨胀和导热性方面也具有明显的优势。
TQ1不仅适用于双面锻造的棒材,也适用于六面锻造的块材。三维锻造工艺接受强塑性变形,提供超各向同性和韧性。三维锻造材料在热处理工艺上也显示出优势。在一块三维锻造材料中,微观组织的差异比双面锻造材料小得多。一般来说,此工艺是根据用户要求的尺寸进行加工的。
热作钢材质的好坏不仅能体现在模具的寿命上,而且能体现在压铸件的质量上,大多数压铸模具设计复杂,成本较高,因此还要求模具有相当长的使用寿命。
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