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(guó)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(wú)污染及生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，所以，汽車淬硬鋼模具高速硬態(tài)銑削加工，必將成為我國(guó)汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具制造業(yè)重點(diǎn)研究和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)研究汽車超高強(qiáng)鋼板熱壓成型模具的制造水平和推動(dòng)汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。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。

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(gè)方面作一個(gè)簡(jiǎn)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(yàn)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(guò)某一特定值后，切削力會(huì)減小。高速銑削淬硬鋼，軸向力（Z軸）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)分力，為主切削力。必須強(qiáng)調(diào)的是：與雙相鋼DP相比，在相同抗拉強(qiáng)度800MPa的情況下，CP鋼的屈服強(qiáng)度明顯提高，成都模具廠-并且較大。刀具磨損及刃形對(duì)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(jiǎn)單地沿用常規(guī)銑削相關(guān)理論和概念。因此，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)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(yàn)優(yōu)化的方法、試驗(yàn)優(yōu)化與算法優(yōu)化組合的方法。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(jì)變量，設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)，在高速銑削試驗(yàn)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。焊縫收縮誘發(fā)的局部應(yīng)變時(shí)常達(dá)到屈服點(diǎn)應(yīng)變的數(shù)倍，比荷載引起的應(yīng)變大得多。常用的試驗(yàn)方法為正交試驗(yàn)，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(diǎn)是抗粘結(jié)能力比硬質(zhì)合金強(qiáng)，PCBN的主要特點(diǎn)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(duì)性能較好。

模具材料的選用在談模具材料之前，我們要先了解注塑模具的一些基本的東西，首先是模具的分類，一般把模具按使用壽命的長(zhǎng)短分五級(jí)，一級(jí)在百萬(wàn)次以上，二級(jí)是50萬(wàn)----100萬(wàn)次，三級(jí)在30萬(wàn)-----50萬(wàn)次，四級(jí)在10萬(wàn)---30萬(wàn)次，五級(jí)在10萬(wàn)次以下，一級(jí)與二級(jí)模具都要求用可以熱處理硬度在HRC50左右的鋼材，否則易于磨損，注塑出的產(chǎn)品易超差，故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能，又要在高硬度的狀態(tài)下有好的切削性能，當(dāng)然還有其他方面的考慮。因我很少接觸國(guó)產(chǎn)塑膠模鋼材，故只能介紹在珠三角常用的進(jìn)口料。通常選用瑞典的8407，S136,美國(guó)的420,H13,歐洲的2316，2344，083，或日本的SKD61，DC53（原為五金模材料，特殊情況下使用。許多鋼鐵企業(yè)為了應(yīng)對(duì)新材料的沖擊正積極和汽車企業(yè)合作開(kāi)發(fā)能夠與鋁合金、塑料、碳纖維復(fù)合材料抗衡的輕量化高強(qiáng)度鋼。）一類的鋼材。除此外，注塑的原料及其所增加的填料對(duì)選用剛才有很大的影響，尤其是玻璃纖維對(duì)模具的磨損大。

冷作模具鋼在工作時(shí)．由于冷作模具鋼被加工材料的變形抗力比較大，模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此，冷作模具鋼的正常報(bào)廢原因一般是磨損．也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失效的。 　　

冷作模具鋼與刃具鋼相比．有許多共同點(diǎn)。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗彎強(qiáng)度和足夠的韌性，以保證沖壓過(guò)程的順利進(jìn)行、其不同之處在于模具形狀及加I工藝復(fù)雜．而且摩擦面積大．磨損可能性大．所以修磨起來(lái)困難。