冲压模具用工具钢的选择:按部件分类的指南

工具钢

对“冲压模具用工具钢”的询价留下了几个未解之谜。这种材料是用于冲孔冲头、落料镶件、成型件还是背板?该模具将加工哪种板材?现有部件是逐渐磨损、边缘崩裂还是在预期使用寿命前断裂?

无论您是设计新模具的模具制造商,还是满足材料需求的钢材分销商,这些细节都至关重要。它们会影响到加工尺寸、优先考虑的规格,以及替代材料是否真的能够延长模具寿命。

冲压模具包含功能完全不同的部件。按部件选择钢材,可以为工程团队和采购人员提供一种切实可行的方法,以便更好地组织设计并清晰地沟通材料需求。

本指南重点介绍传统的冷冲压工艺。热冲压应用需要单独评估温度、热循环和材料性能。

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工具钢选型表

以下等级为技术审查候选等级,并非图纸上指定材料的自动替代品。

模具组件 主要需求 需要考虑的成绩 关键选择问题
穿刺冲头 抗压强度、刃口保持性、抗崩刃性 A2、D2、M2;S7,其中抗冲击性是首要考虑因素。 冲头是否出现磨损、变形、崩裂或断裂?
落料模具和切割刀片 耐磨损性强,稳定性高 D2、A2;O1 适用于要求不高的应用 逐渐磨损或过早的边缘损坏会限制使用寿命吗?
成型和弯曲嵌件 抗磨损、抗开裂和抗变形性能 根据工作需要,可以选择 A2、D2 或更耐磨的冷加工钢材等级。 主要问题是材料粘连还是机械损伤?
脱料板和耐磨嵌件 局部耐磨性、支撑性和尺寸稳定性 O1、A2、D2 代表选定的硬化磨损区域 整个板材都需要耐磨,还是只需要特定接触区域耐磨?
背板和冲头支架 抗压痕性、足够的韧性和支撑性 O1、A2、S7,其中设计要求使用硬化工具钢 该图纸需要怎样的支撑载荷和硬度?

工具钢的适用性取决于冲压材料、其厚度和强度、零件几何形状、生产量以及限制工具寿命的失效机制。在从表中选择钢种之前,应考虑这些因素。

采购须知:除非客户已批准替代方案,否则请保留客户指定的牌号。如果询价中仅提供组件名称,请在将任何候选组件视为最终推荐之前,收集其运行详情。

1. 冲孔用工具钢

冲孔机用于在金属薄板上冲孔。其工作端承受集中载荷,因此钢材需要足够的抗压强度来抵抗变形,耐磨性来保持切削刃,以及韧性来限制崩刃或断裂。

常见的选项包括:

  • A2工具钢: 兼具耐磨性和韧性,适用于各种冲压应用。
  • D2工具钢: 它具有极佳的耐磨性,因此是刃口磨损较为严重的场合的理想选择。但其韧性通常不如A2工具钢。
  • M2工具钢: 它兼具高硬度、耐磨性和抗压强度。适用于高要求的冲头,但其韧性也必须与冲头的几何形状和载荷相匹配。
  • S7工具钢: 它强调韧性和抗冲击性。适用于更注重断裂而非磨损的应用场合,但其耐磨性​​不如D2或M2工具钢。

选择合适的钢材取决于板材的材质、厚度、冲头几何形状和生产要求。硬度最高的钢材并不一定最合适。

2. 冲裁模具及镶件用钢材

落料模具和切割刀片用于形成冲压件的外形轮廓。它们的切削刃必须耐磨损,并在反复载荷下保持稳定。

D2 工具钢是耐磨性要求较高的场合的常用选择。A2 工具钢则在需要更高韧性时提供不同的平衡。O1工具钢适用于要求不高或小批量生产的模具,其性能能够满足生产需求。

刀具的选择不仅仅取决于零件的加工数量。板材的强度和厚度、切削刃的形状以及所需的刀具寿命也同样重要。如果刀刃在正常磨损变得明显之前就发生崩刃,那么耐磨等级的刀具就几乎没有任何优势。

3. 成型和弯曲嵌件的等级

成型和弯曲嵌件通过对板材进行成形而非切割来制造形状。其钢材需要具备耐磨损和抗变形性能,同时还要足够坚韧以承受成型载荷。

A2 工具钢适用于既注重韧性又注重耐磨性的场合。D2 工具钢则适用于主要考虑磨粒磨损且刀片支撑良好的场合。然而,这两种钢材都不是所有成形加工的最佳选择;板材材质和成形加工的强度也会影响钢材的选择。

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4. 脱料机用钢材及背板

这些部件发挥着不同的支撑功能。脱料板有助于将板材从冲头上卸下,背板分散其后的压力,而冲头支架则将冲头固定在合适的位置。

因此,它们对材料的要求与切削刃有所不同。接触区域的耐磨性至关重要,而支撑部分的强度和韧性则更为重要。O1、A2 和 S7 工具钢是需要硬化工具钢时的选择,但有些设计则使用碳钢或合金钢。

并非一定要在整个模具中使用相同的耐磨等级材料。每个部件都应具备其功能所需的性能。

解决原材料痛点

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在图纸上标明正确的钢材等级只是成功的一半。对于冲压模具制造商及其分销商而言,实际采购模具钢本身就面临着一系列挑战。模具车间经理和采购团队经常会遇到同样的难题:材料性能不稳定、加工损耗过大以及缺少相关文件。

冲压模具的成功与否很大程度上取决于其所用钢块的质量。

  • 批次间一致性: 大批量冲压企业无法承受模具寿命的不确定性。原材料必须在每一批次中都保持均匀的微观结构和可靠的硬度,以防止模具过早失效。
  • 更高的加工良率: 如果数控操作员要花费数小时粗加工去除多余材料,那么价格更低的钢块就谈不上划算。与能够提供更接近最终零件尺寸的铣床合作,既能节省时间,又能降低刀具成本。
  • 完美可追溯性: 如果冲压线上的冲头或嵌件出现裂纹,工程部门需要迅速找到答案。清晰的炉号跟踪和可靠的材料证书对于根本原因分析至关重要。

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