Tanto los troqueles de forja en caliente como los troqueles de forja con martillo son troqueles de forja en caliente, lo que significa que los troqueles de forja con martillo son un tipo de troqueles de forja en caliente.
Los troqueles para trabajo en caliente se utilizan principalmente para fabricar troqueles que realizan procesamiento a presión en piezas de trabajo a altas temperaturas, como troqueles de forjado en caliente
herramientas, troqueles de extrusión en caliente, troqueles de fundición a presión y Matrices de recalcado en caliente, etc.
Los materiales de moldes para trabajos en caliente utilizados habitualmente son aceros de aleación para moldes con un contenido medio y alto de carbono añadidos con elementos de aleación como cromo, tungsteno, molibdeno y bario. Los moldes para trabajo en caliente con requisitos especiales a veces se fabrican con acero para moldes austenítico resistente al calor de alta aleación, aleaciones de alta temperatura y aleaciones refractarias.
Al elegir materiales para moldes, debe prestar atención a:
1 Propiedades básicas de los materiales para moldes
Al seleccionar materiales para moldes, primero debe considerar algunos aspectos básicos. Propiedades del molde Debe poder adaptarse a las necesidades del molde que se fabrica. En general, tres de las propiedades son las principales, a saber, la resistencia al desgaste, la tenacidad, la dureza y la dureza roja del acero. Estas tres propiedades pueden reflejar de manera más completa el rendimiento integral del material del molde y deberían determinar su alcance de aplicación hasta cierto punto.
Por supuesto, para los requerimientos de un molde, uno o dos de ellos pueden ser primarios, mientras que el otro o
dos pueden ser secundarios.
1. Resistencia al desgaste del material del molde Cuando el molde está funcionando, la superficie a menudo tiene que producir múltiples fricciones fuertes con la pieza de trabajo
aún debe mantener su precisión dimensional bajo tal efecto. circunstancias y rugosidad de la superficie para evitar fallas tempranas. Se requiere que el material del molde no solo resista el desgaste mecánico sino también que forme un molde de óxido delgado y densamente adherente sobre la superficie frotada para mantener la lubricación cuando se somete a cargas pesadas y fricción a alta velocidad. Previene la adhesión entre el molde y la superficie del molde. la pieza de trabajo a procesar y previene los rayones superficiales en la pieza de trabajo causados por la soldadura. También reduce el daño causado por una mayor oxidación de la superficie del molde. Para mejorar la resistencia al desgaste del material del molde, es necesario adoptar tecnología de producción y tecnología de procesamiento razonables para hacer que el material del molde tenga una alta dureza y endurecer los carburos del material.
La composición, morfología y la distribución de la fase química son razonables, por supuesto, las condiciones de lubricación durante el proceso de trabajo del molde y el tratamiento superficial del material del molde también tienen un buen impacto en la mejora de la resistencia al desgaste del molde.
2. Dureza de los materiales del molde Para moldes sujetos a fuertes cargas de impacto, como punzones de moldes de trabajo en frío, matrices de forja en caliente para herramientas de martillo
, matrices de estampación en frío, matrices de estampación en caliente. Etc., la tenacidad del material del molde es una consideración muy importante para los moldes que funcionan a altas temperaturas, también se debe considerar su tenacidad a alta temperatura a la temperatura de trabajo. Para moldes sujetos a cargas de impacto multidireccionales, también se debe considerar su isotropía.
La composición química, tamaño de grano, carburo, composición de inclusiones, morfología, tamaño y distribución del material del molde:
Estructura metalográfica, microsegregación, etc., afectarán la tenacidad. del material. La pureza del acero y la dirección de forjado y deformación por laminación tendrán un gran impacto en el rendimiento transversal. La tenacidad de los materiales de los moldes suele ser contradictoria con la resistencia al desgaste y la dureza. Por lo tanto, en función de las condiciones de trabajo específicas del molde, se deben seleccionar materiales de molde razonables y se deben utilizar procesos razonables de refinación, procesamiento térmico y tratamiento térmico y tratamiento de superficies para que los materiales del molde sean duraderos. como resistencia al desgaste y tenacidad para satisfacer las necesidades del molde es una forma importante de desarrollar materiales para moldes.
3. La dureza y la dureza al rojo son los principales indicadores de rendimiento técnico de los materiales del molde. El molde debe tener alta dureza y resistencia al trabajar para mantener su forma y tamaño originales. Se requiere que la dureza del acero para moldes para trabajo en frío sea de aproximadamente
60 HRC, mientras que la del acero para moldes para trabajo en caliente sea de aproximadamente 45-50 HRC, y se requiere que el material del molde para trabajo en caliente esté a su temperatura de trabajo.
Aún mantiene cierta dureza.
La dureza roja se refiere a la capacidad de los materiales del molde para mantener su dureza y estabilidad estructural y resistir el ablandamiento a una temperatura determinada. Para materiales de molde que se trabajan en caliente y algunas cargas pesadas. materiales de moldes trabajados en frío, es un indicador de rendimiento importante.
Además, se debe considerar el rendimiento real requerido de diferentes moldes en función de las condiciones de trabajo reales de diferentes moldes. Por ejemplo, para el acero para moldes para trabajo en caliente, se debe considerar su resistencia a la fatiga por frío y calor, y para moldes de fundición a presión, se debe considerar su resistencia a la fusión del metal fundido; para moldes de cavidades con cargas pesadas, se debe prestar atención a su isotropía para moldes de trabajo en caliente que trabajan a altas temperaturas; se debe considerar su resistencia a la oxidación a la temperatura de trabajo
Rendimiento; para moldes que trabajan en medios corrosivos, se debe prestar atención a su resistencia a la corrosión, para moldes que trabajan bajo cargas elevadas, su resistencia a la compresión, resistencia a la tracción y flexión; Se deben considerar la resistencia y la fatiga. Resistencia y tenacidad a la fractura, etc.
2. Rendimiento del proceso de los materiales del molde
En el costo total de fabricación de los moldes, especialmente para moldes pequeños y complejos, el costo de los materiales del molde a menudo solo representa el costo total
10-20% del costo, a veces incluso menos del 10%; y el procesamiento mecánico, el tratamiento térmico, el tratamiento de superficies, el montaje, la gestión y otros gastos representan más del 80% del costo. Por lo tanto, el rendimiento del proceso de los materiales del molde se ha convertido en un factor importante que afecta el costo del molde.
Mejorar el rendimiento del proceso del molde no sólo puede hacer que el proceso de producción del molde sea simple y fácil de fabricar, sino también reducir eficazmente el costo del molde
Costos de fabricación de herramientas. A menudo es necesario considerar el rendimiento del proceso de los materiales del molde de la siguiente manera.
1. Procesabilidad La procesabilidad de los materiales del molde incluye propiedades de trabajo en frío, como corte, esmerilado, pulido, extrusión en frío y estirado en frío.
La fabricabilidad y las propiedades de procesamiento en caliente incluyen termoplasticidad y rango de temperatura de calentamiento térmico, etc. El acero para moldes pertenece principalmente al acero analizado y al acero de ledeburita. Las propiedades de trabajo en frío y de trabajo en caliente generalmente no son muy buenas durante el proceso de producción, las condiciones de trabajo en caliente y en frío deben controlarse estrictamente.
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Parámetros del proceso para evitar defectos y desechos. Por otro lado, también es necesario mejorar la pureza del acero, reducir las impurezas nocivas,
mejorar el estado organizativo del acero y tomar algunas medidas para ello. Mejorar el rendimiento del proceso del acero y reducir el coste de fabricación de moldes.
Con el fin de mejorar el corte y la rectificabilidad del acero para moldes, en la década de 1930 se inició una investigación sobre la adición al acero de cantidades adecuadas de azufre, plomo, calcio, metales de tierras raras y otros elementos que provocan la grafitización. Al carbono en acero para moldes, se han desarrollado varios aceros para moldes de libre mecanización. Posteriormente, se descubrió que agregar algunos elementos fáciles de cortar produciría algunas inclusiones dañinas en el acero del molde (como sulfuro de hierro, etc.), que reducirían las propiedades mecánicas del acero, especialmente la plasticidad transversal y la tenacidad. , por lo que el acero fundido se desnaturalizó en la última etapa de refinación. Al agregar desnaturalizantes (como SiCa, elementos de tierras raras, etc.), se formaron sulfuros ricos en calcio o sulfuros de tierras raras para producir azufre.
La esferoidización inhibe los efectos adversos del azufre en las propiedades mecánicas del acero, retiene y ejerce sus efectos beneficiosos sobre la maquinabilidad y rectificabilidad del acero y fabrica acero para troqueles de fácil corte.
Algunos materiales de molde, como los de alta dureza El acero de alta velocidad con vanadio y el acero para moldes de alta aleación con alto contenido de vanadio tienen poca capacidad de molienda y una baja relación de molienda, lo que los hace incómodos para el mecanizado; en los últimos años, se ha utilizado pulvimetalurgia para la producción, lo que puede producir carburos en el. acero fino y uniforme, eliminando por completo los carburos de grano grande en el acero para moldes con alto contenido de vanadio producido por procesos ordinarios. La rectificabilidad de este tipo de acero mejora enormemente y la plasticidad, tenacidad y otras propiedades del acero mejoran, de modo que. puede usarse ampliamente en la fabricación de moldes.
Algunos moldes son adecuados para su uso. Los requisitos de rugosidad de la superficie son muy bajos. Por ejemplo, los moldes de plástico y algunos moldes de trabajo en frío que requieren pulido espejo deben usar materiales de molde. Buenas propiedades de pulido. Este tipo de acero a menudo requiere refundición por electroescoria o refundición por arco al vacío y se utilizan otros procesos para refinar y obtener acero de alta pureza para cumplir con los requisitos del pulido espejo.
Procesabilidad de la textura de la piel: Algunos productos plásticos requieren la producción de superficies con textura de piel, patrones decorativos o patrones de texto. Para producir estos productos,
es necesario prensar estos productos. La superficie del molde se procesa con los patrones y patrones claros correspondientes.
Para procesar estos patrones y texturas de la piel, generalmente se utiliza el grabado químico. Se requiere que el material del molde pueda adaptarse a este proceso de grabado químico. Después del grabado, se puede obtener el patrón en la superficie del. Moldear líneas y patrones de piel claros y con buena textura.
Rendimiento del proceso de fundición: para simplificar el proceso de producción, en los últimos años, los países nacionales y extranjeros se han comprometido a desarrollar el uso de procesos de fundición para producir directamente
piezas en bruto de fundición que están cerca de la forma del molde terminado. Por ejemplo, mi país ha estudiado el uso de la tecnología de fundición para producir algunos moldes para trabajo en frío, moldes para trabajo en caliente y moldes para conformado de vidrio. En consecuencia, se han desarrollado algunos aceros para moldes de fundición y se requiere que dichos materiales tengan buenas propiedades en el proceso de fundición, como fluidez, contracción, etc.
Soldadura: Algunos moldes requieren soldadura superficial de materiales especiales resistentes al desgaste o a la corrosión en las piezas con las condiciones de trabajo más severas, y algunos
moldes desean utilizar soldadura superficial para reparar durante el uso. Para este tipo de molde, se requiere utilizar materiales de molde con buena soldabilidad para simplificar el proceso de soldadura, lo que puede evitar o simplificar el precalentamiento antes de la soldadura y el proceso de tratamiento posterior a la soldadura, y mejor
Para cumplir con los Para satisfacer las necesidades de la tecnología de soldadura, se han desarrollado varios materiales para moldes con buena soldabilidad.
Deformabilidad en frío: para simplificar el proceso y mejorar la eficiencia de fabricación del molde, algunos moldes de cavidad producidos en masa utilizan el
proceso de extrusión en frío para presionar la cavidad, utilizando endurecidos. El punzón presiona directamente la cavidad del molde, lo que requiere que el material del molde tenga buenas propiedades de deformación en frío. Por ejemplo, el acero con bajo contenido de carbono y silicio en acero para moldes de plástico tiene buenas propiedades de deformación en frío.
2. Temperatura de enfriamiento y deformación de enfriamiento Para facilitar la producción, se espera que el rango de temperatura de enfriamiento del material del molde sea más amplio.
Especialmente cuando algunos moldes requieren calentamiento por llama. para el enfriamiento local, es difícil ser preciso para medir y controlar con precisión la temperatura, es necesario que el acero del molde se adapte a un amplio rango de temperatura de enfriamiento. Durante el tratamiento térmico del molde, se requiere que el grado de deformación sea pequeño. , especialmente para algunas formas.
Los moldes de precisión con formas complejas son difíciles de recortar después del templado, por lo que los requisitos para el grado de deformación durante el templado y revenido son más estrictos y deben estar hechos de acero para moldes ligeramente deformado.
3. Templabilidad y templabilidad La templabilidad depende principalmente del contenido de carbono del acero, y la templabilidad depende principalmente de la composición química del acero
El contenido de elementos de aleación y la temperatura anterior. apagar el estado organizacional. Para la mayoría de los moldes para trabajo en frío que requieren alta dureza, los requisitos de templabilidad son relativamente altos; para la mayoría de los moldes para trabajo en caliente y moldes de plástico, los requisitos de dureza no son demasiado altos y, a menudo, se consideran más templables; Especialmente para algunos moldes de cavidad profunda de sección grande, para obtener una buena estructura y una dureza uniforme en el centro del molde, se requiere un buen endurecimiento del acero del molde. Además, para los moldes que tienen formas complejas, requieren alta precisión y son propensos a la deformación por tratamiento térmico, para reducir su deformación por tratamiento térmico, a menudo se utilizan medios de enfriamiento con capacidades de enfriamiento débiles (como el aceite) tanto como sea posible. , enfriamiento por aire, enfriamiento a presión o enfriamiento en baño de sal), es necesario utilizar materiales de molde con mejor templabilidad para obtener una dureza de enfriamiento y una profundidad de capa de enfriamiento satisfactorias.
4. Sensibilidad a la oxidación y descarburación Durante el proceso de calentamiento del molde, si se produce oxidación y descarburación, cambiará la forma y el rendimiento del molde, afectando la dureza y resistencia del molde. la vida conduce a una falla temprana del molde.
Algunos aceros para moldes con alto contenido de molibdeno son propensos a la oxidación y descarburación, lo que limitó su promoción y aplicación durante un período de tiempo. No fue hasta el desarrollo de equipos de procesos de tratamiento térmico que
< Se adoptaron procesos especiales de tratamiento térmico (como tratamiento térmico al vacío, tratamiento térmico en atmósfera controlada, tratamiento térmico en baño de sal, etc.), que pueden evitar la oxidación y la descarburación, por lo que este tipo de acero para moldes se puede promover y aplicar con éxito.Aunque las aleaciones a base de molibdeno
tienen propiedades extremadamente excelentes a altas temperaturas, se oxidan fácilmente a altas temperaturas, lo que limita gravemente su ámbito de aplicación.
En cuanto a la ruta de procesamiento, depende de qué conjunto de moldes y qué pieza se personalicen.