冲压模具是指用模具冲制各种金属零件,然后经成型加工,形成零件的模具。冲压模具具有良好的刚性,可以承受较大的冲力而不损坏模具的表面。冲压模具具有强度高、刚度大、不变形、耐腐蚀性好等特点,同时冲压模具结构简单、易于更换零件、便于修理。冲压模具是一种较为经济实用的零件制造工艺。冲压模具具有金属材料塑性变形大、热膨胀系数小、耐蚀性好、变形应力小等特点,在工程机械、冶金、交通、船舶、航天及国防工业中得到了广泛应用。冲压模具中主要用到的材料有碳钢、合金钢和不锈钢。
1.碳钢
碳钢是冲压模具中最常用的材料,它的主要成分为碳、硅、锰、磷、硫、钛、钨、钼、氮、磷。碳钢主要用于汽车工业和机械工业。对于模具中常见的材料硅、锰、磷、硫具有较好的塑性、韧性、耐磨、热加工性能和抗冲击性能;碳过低,塑性不好;碳素钢的韧性较低,在高温下容易开裂;钢的抗冲击性能好,易磨损和发生变形。因此从成本上考虑,碳钢一般应以低于0.05%的标准或以高于0.05%的标准生产钢板或钢锭。碳钢材料以热轧带钢和冷轧带钢为主。热轧带钢(HRB400)具有很好的强度和韧性,但是热膨胀系数非常大;冷轧或热处理后,热变形小且疲劳强度高;冷轧和热处理后的屈服强度分别比热轧带钢材低得多。
2.合金钢
冲压模具用到的材料通常分为合金钢和碳钢两类,前者的力学性能较差(热影响区附近易产生淬火敏感性),耐磨性、防锈性较差,对使用温度要求高。后者是良好的焊接性钢,耐腐蚀性能强。而冲压模具主要用到的碳钢管件就是碳化物含量高、硬度低(比碳钢管件高),韧性好等优点。但是由于其强度、硬度较低,故冲压模具大多采用圆弧结构或圆弧过渡的结构形式。而且由于其加工费用较高、加工硬化严重、精度要求高等缺点,越来越少使用在大型或复杂型腔零件上。
3.不锈钢
不锈钢是耐化学介质腐蚀的钢,在一般的大气、水环境中能耐受较高压力和温度。不锈钢可制成各种形状,包括方管、圆管的模头或其它的成型模、转角模头、立模,以及一些与大气接触不大的管件。不锈钢也是一种较好的热成形材料,但不耐温、不耐蚀。其化学成分为奥氏体+铁素体,可作为热处理中材料或淬火材料。不锈钢是一种具有优异综合性能的金属材料,使用温度可达1200℃以上,可用于制造各种形状、尺寸和质量的复杂零件。