河南工学院 453000
摘要：近年来，随着我国社会经济体制的进一步改革，相应的机械制造领域也得到了长足的发展，其中模具制造业尤为显著。本文深入探讨了冷冲模、塑料模的材料筛选，并对其于实际应用中的筛选原则进行了深刻的探讨，希望能够籍此为相关行业的现客观应用提供一定的借鉴意义。
关键词：模具材料；筛选原则
一、冷冲模的材料筛选
就冷沖模而言，其市面上普适的材料主包括：碳素结构钢、球墨铸铁、合金钢等。
1、凸模、凹模、凸凹模的材料筛选
对于凸模、凹模、凸凹模，可根据其形状大小划分为以下三种类型：
（1）形状小、形态简单。对于该类型的模具，若需求量较少，大都采用碳素工具钢，常用的有：T8A、T10A等，将材料进行淬火、低温回火，以提升其硬度；若需求量较大，考虑经济性原则，大都采用合金工具钢，如9SiCr、Cr12以及9Mn2V等，通过同样的加工方式以提升材料硬度。
（2）形状大、形态复杂。对于该类型的模具，为尽可能规避其由于热处理而发生变形的现象（淬火开裂），大都采用合金工具钢（Cr12MoV）进行加工。
2、模架的材料筛选
对于模架的材料筛选，具体可分为以下三种：
（1）导柱、导套的材料。大都采用20钢或GCr15进行淬火、低温回火，以提升材料硬度。
（2）模柄的材料。大都采用45钢。
（3）上、下模座的材料。大都采用45钢调质处理，HT200-400、ZG45、Q235也可。
3、辅助零件的材料筛选
对于辅助零件，其材料筛选具体涵盖以下三个内容：
（1）固定板、推件板、顶板、侧压板、挡块等。大都采用45钢，经淬火、低温回火提升材料硬度。
（2）垫板。若实际应用为轻载，大都采用45钢；若实际应用为重载，大都采用T7A、9Mn2V、CrWMn、Cr12MoV等，处理过程均为淬火、低温回火。
（3）顶杆、推拉杆。若实际应用为轻载，大都采用45钢；若实际应用为重载，大都采用CrWMn，处理过程均为淬火、低温回火。
二、塑料模的材料筛选
就塑料模而言，其市面上普适的材料主包括：碳素钢、合金钢以及各种合金材料。
1、根据加工方式筛选
一般而言，塑料模可通过冷挤压成形、超塑性成形、切削加工成形、电加工成形进行加工，其中应用最为广泛的就是切削加工成形。
（1）对于用切削加工或电加工成形，其对于对模具材料的要求较为宽泛，就前者而言，倘若材料本身的切削加工性较为优异，相应模具的加工成本也能够得到缩减，同时还可以大大缩减制造周期；就后者而言，其对于模具材料的要求体现在需具备较为良好的导电性。
（2）对于冷挤压成形，其大多应用于形状相对单一的塑料模，相应的材料大都采用低碳钢或者含碳量低的合金钢等。一般情况下都需要模具标准件的表面具备一定程度的耐磨性，因此在进行冷挤压加工后，都会对其表面进行渗碳淬火、回火处理。
（3）对于超塑性成形，其采用的材料大都为共晶合金或共析合金，该类型的合金组分包括两相，若该两相的体积分数接近且第二相相对细小，则该合金的超塑性极佳，具体应用包括：Zn-22Al、T8钢等。对于具有超塑形的合金，其优势在于能够在一定温度下，通过较低的应变速率挤压就能够取得外形繁琐的理想塑料模。
2、根据服役条件筛选
在成形ABS、聚氯乙烯等塑料时，其会分解出具有腐蚀性的气体，进而对塑料膜造成损害。所以加工时与该类塑料紧密接触的塑料模需具备较佳的耐腐蚀性。常见的马氏体不锈钢（2Cr13、3Cr13）以及时效硬化不锈钢（17-4PH）的耐腐蚀性都较好。在成形上数类型塑料时，应配置耐腐蚀性较强的钢种，也可对普通材料的塑料模进行镀耐腐蚀金属处理，尽可能减少腐蚀危害。
在成形添有玻璃纤维、石英粉等成分的硬质塑料时，因为添加物的硬度相对较高，就会导致塑料的流动性大打折扣，造成塑料模出现磨损、破裂等情形。所以成形该类塑料时，模具材料大都选用可通过淬火取得高硬度的工模具钢，常见的有：T10A、CrWMn、9Mn2V等。
对于高速成形，其模具表面温度在短时间内会大于400°C，而正常条件下下塑料的成形温度区间为【200，350】；为确保塑料模的客观应用精度，同时防止由于温度过高导致的塑料制品于脱模后发生变形，相应的塑料模材料需具备较佳的导热性，因此可采用高强度铝合金（LC9等）打制塑料模。
3、根据制品的质量条件筛选
成形透明塑料制品时，其对模具材料的要求体现在苛刻的镜面加工性，其要求模具材料可淬成高硬度，同方式其内部的非金属夹杂物、疏松气孔等都必须极少，还要确保其纤维组织的排布紧密。为满足上述要求需采用超纯净钢，如4Cr5MoSiV1以及18Ni马氏体时效钢等。
成形塑料磁体时，为实现其在某特定方向具备较佳的磁性能，可采取奥氏体无磁模具钢打制。
大多数的塑料制品为满足美观，其表面都要求具备装饰花纹，所以塑料模材料的装饰纹加工性也有一定要求，可采用显微组织排列紧密、非金属夹杂物少的模具钢进行加工。
部分塑料制品对于尺寸精度的要求很高，为满足要求可采用热膨胀系数小、热处理时变形范围小的模具钢，性能最优的选择莫过于18Ni马氏体时效钢，但是考虑经济性原则，可采用Cr12MoV钢，经淬火、深冷处理，取得的效果也相对较好。
4、按塑料模的失效方式筛选
综合上文所述，塑料模的失效方式包括如下四种：腐蚀、磨损以及变形、开裂。因此针对不同类型的失效，需选取不同的模具材料。
对由于腐蚀而失效的塑料模，相应的模具材料可选马氏体不锈钢（2Cr13、3Cr13）、18Ni马氏体时效钢、沉淀硬化不锈钢（17-4PH）或镍基超合金，如果条件不允许也可通过对普通模具镀铬或其他耐腐蚀金属的方式来尽可能缩减腐蚀水平，同时需定期检查镀层完整性。
对由于磨损而失效的塑料模，应尽可能筛选可淬成高硬度的碳素、合金或高速工具钢，同时为尽可能提升小型塑料模的耐磨性，可适当筛选硬质合金，以此打制所需要的塑料模。
对于塑料模变形，在大多数情况下都是因为模具材料经过长期服役，部分零部件表面的尺寸稳定性较差而导致的。钢中的残余奥氏体发生相变是导致钢制塑料模尺寸稳定性较差的关键缘由；除此之外，塑料模内的残余应力逐渐释放，也会导致塑料模的尺寸或形状发生变化，为避免类似情况的发生，可选择预硬钢或经过深冷处理的Cr12MoV钢来制造塑料模。
对于塑料模的开裂，除了其本身的设计不当，还可能是塑料模在制造过程中产生脆化或残留较大的残余应力，这时需按照具体原因采取针对性措施。
三、总结
对于冷冲模的材料筛选，可根据其零件大小、模架以及辅助零件不同部位的实际应用要求进行筛选；对于塑料模的材料筛选，需根据加工方式、服役条件、制品的质量条件以及塑料模的失效方式进行筛选，不仅如此，上述二者的筛选需在满足客观需求的前提下结合考虑经济性原则进行综合考虑，适时筛选出最为恰当的塑料模材料。希望本文所论述的内容能够为客观加工材料筛选提供一定的借鉴价值。
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