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2023-08-18
汽车零件热处理实用技术：弹簧钢板冲孔模
【摘要】：图8-15所示为某汽车弹簧钢板冲孔凸模。表8-20Cr12MoV钢冲孔凸模的普通热处理工艺凸模必须进行气体或液体化学热处理，通常制作弹簧钢板的冲孔凸模所用材料为Cr12MoV、Cr4W2MoV、65Nb等，在热处理后进行化学热处理可明显提高凸模的使用寿命。表8-21不同表面处理工艺对Cr12MoV、Cr4W2MoV、65Nb钢冲孔模的影响65Nb等钢凸模的热处理 几种弹簧钢板冲孔凸模模具材料的热处理工艺与使用寿命见表8-22。表8-23为Cr4W2MoV钢制汽车钢板弹簧冲孔凸模的热处理工艺对比。
1.工作条件与技术要求
厚度为8～9mm、硬度为300～350HBW的55SiMnVB、60Si2Mn弹簧钢板所冲压的中心孔直径为13mm，材料厚度大、硬度高、冲孔的直径小，超过了一般冲压件的允许范围，而模具承受的作用负荷已经超过Cr12MoV钢的强度极限，故是冲裁类模具中工作条件最差、使用寿命最低的一类模具，要求冲孔模具有较高的强度与高的硬度，同时具有一定的韧性与抗折断能力。其失效的主要形式为崩刃、折断和碎裂。图8-15所示为某汽车弹簧钢板冲孔凸模。
图8-15 某汽车弹簧钢板冲孔凸模
2.材料的选用
根据汽车弹簧钢板冲孔模的工作特点与要求，在生产中通常选择Cr12MoV钢作为制造汽车弹簧钢板冲孔凸模和凹模的材料，另外Cr4W2MoV、65Nb、W6Mo5Cr4V2等材料比Cr12MoV钢具有更高的强度与硬度，目前也得到了较为广泛的推广与应用。
3.冲孔模的热处理工艺
冲孔模在冲裁过程中要受到零件的冲击和强烈磨损，同时脆性增大。Cr12MoV钢属于高铬工具钢，热处理后内部有大量的碳化物，均匀分布在整个模具的基体上，热处理后具有耐热性和耐磨性良好、抗疲劳性能高、抗冲击性优良等特点。
（1)Cr12MoV钢凸模的热处理工艺Cr12MoV钢冲孔凸模的普通热处理工艺见表8-20。从表8-20中可知Cr12MoV钢分级淬火后进行中温回火＋低温回火处理，可明显比普通淬火后低温回火的使用寿命提高1～3倍。
表8-20Cr12MoV钢冲孔凸模的普通热处理工艺
凸模必须进行气体或液体化学热处理，通常制作弹簧钢板的冲孔凸模所用材料为Cr12MoV、Cr4W2MoV、65Nb等，在热处理后进行化学热处理可明显提高凸模的使用寿命。不同表面处理工艺对Cr12MoV、Cr4W2MoV、65Nb钢冲孔模的影响见表8-21。
表8-21不同表面处理工艺对Cr12MoV、Cr4W2MoV、65Nb钢冲孔模的影响
（2)65Nb（6Cr4W3Mo2VNb)等钢凸模的热处理 几种弹簧钢板冲孔凸模模具材料的热处理工艺与使用寿命见表8-22。由该表可以看出，65Nb钢具有最高的使用寿命。
表8-22几种弹簧钢板冲孔凸模模具材料的热处理工艺与使用寿命
（3)Cr4W2MoV钢凸模的贝氏体等温淬火处理 选用Cr4W2MoV钢制造的冲孔凸模比Cr12MoV（表8-20)具有更高的使用寿命，从表8-20可以看出，把钢板弹簧冲孔凸模的回火温度从220℃提高到360℃，则使凸模的使用寿命提高2～3倍。采用等温淬火是一个有效的手段。表8-23为Cr4W2MoV钢制汽车钢板弹簧冲孔凸模的热处理工艺对比。
表8-23Cr4W2MoV钢制汽车钢板弹簧冲孔凸模的热处理工艺对比
（4)凹模的热处理工艺 常用弹簧钢板的冲孔凹模材料为Cr12MoV，Cr12MoV钢制凹模经不同热处理后使用寿命的对比见表8-24，热处理后进行氮碳共渗、盐浴渗钒等可显著提高其使用寿命。Cr12MoV钢制弹簧钢板冲孔凹模在服役过程中，要承受巨大的冲击力、压缩力和摩擦力以及剪切力的作用，同时还要有足够的强度和硬度，具有良好的耐磨性和模具尺寸的稳定性，保持高的使用寿命。Cr12MoV钢经热处理后硬度为58～62HRC，经化学热处理表面的耐蚀性、抗粘着能力提高，也增强了刃口的强度和抗磨损性能，因此可明显提高其使用寿命。
内孔型腔是凹模最容易出现失效的部位，如磨损、开裂等，因此要确保凹模具有高的使用寿命，则必须进行适当的表面化学热处理。试验表明，经过气体或液体氮碳共渗或盐浴渗钒后，模具的寿命提高3倍以上。
表8-24Cr12MoV钢制凹模经不同热处理后使用寿命的对比
4.热处理工艺分析与操作要点
1)模具的表面处理是提高重负荷冲裁模具冲头或凸模寿命的有效措施，模具的材料不同和化学热处理工艺的差异，决定了模具的使用寿命，因此应正确分析模具的失效原因，并采取可靠的手段，从而满足模具高寿命的要求的。
2)Cr12MoV、Cr4W2MoV、65Nb、W6Mo5Cr4V2等钢是制造弹簧钢板冲模的材料，属于高合金钢或高速工具钢，通过高温淬火与表面化学热处理可提高使用寿命数倍以上。
3)为了提高凸模的韧性与抗折断能力，避免崩裂与脆裂等，通常采用下限的淬火温度（低温淬火)，其晶粒度控制在10.5～11级。
5.提高冲孔模具寿命的措施
对于冲孔模而言，采用以下措施可提高模具的服役周期，有效延长模具的使用寿命。
1)选用合理的模具间隙，即取料厚的10％～15％，过小造成模具的早期磨损，过大则影响冲压件的质量。
2)选用合理或最佳的使用硬度，一般硬度高的模具比较耐磨，但硬度超过一定的界限，容易引起模具的崩刃或脆断，而硬度过低则耐磨性差，出现早期磨损而失效。
3)选用具有良好润滑效果的润滑剂和改善润滑条件，减少加工零件对冲压模具的磨损，并起到降低模具温度的作用。
4)采用强力弹性压板装置，可有效防止冲裁时坯料的滑动和降低卸料力，从而达到减少磨损的目的，同时也能提高冲压件的加工质量。
5)采用导向套保护装置，保护细长的冲压凸模，防止因间隙不均匀而引起弯曲折断，另外可避免凸模出现早期失效。
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