汽車模具鋼材

汽車超高強鋼板熱壓成型模具材料的加工

國內汽車模具企業(yè)通常采用兩種方法加工淬硬鋼模具：一種是大多數(shù)企業(yè)采用的傳統(tǒng)的磨削加工；另一種是少數(shù)企業(yè)采用的高速硬態(tài)銑削加工。

相比于傳統(tǒng)的磨削加工而言，高速硬態(tài)銑削加工具有加工柔性好、無污染及生產(chǎn)效率較高等優(yōu)點，所以，汽車淬硬鋼模具高速硬態(tài)銑削加工，必將成為我國汽車超高強鋼板熱壓成型模具制造業(yè)重點研究和發(fā)展的關鍵技術之一，對研究汽車超高強鋼板熱壓成型模具的制造水平和推動汽車模具行業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。

下面主要從高速切削力因素、高速切削方法優(yōu)化及高速切削刀具材料選擇等三個方面作一個簡單探討。

1.影響硬態(tài)切削力的因素

主要包括切削速度、切削深度、進給量、后刀面磨損量及工件硬度等因素。

大量的試驗研究表明：隨著切削速度的提高，切削力隨之增加。當切削速度超過某一特定值后，切削力會減小。高速銑削淬硬鋼，軸向力（Z軸）遠遠高于其他兩個分力，為主切削力。刀具磨損及刃形對切削力影響大。隨著刀具磨損的加劇，切削力分量都增加，研磨的刀刃比倒棱的刀刃產(chǎn)生的切削力更大一些，軸向切削深度增加，切削力增加。通訊行業(yè)方面，3G及4G網(wǎng)絡的發(fā)展，使得未來通訊行業(yè)依然呈現(xiàn)增長的趨勢。

2.高速銑削淬硬鋼模具工藝參數(shù)優(yōu)化

由于高速切削與傳統(tǒng)的切削機理不同，目前，高速銑削淬硬鋼模具不能簡單地沿用常規(guī)銑削相關理論和概念。因此，國內外一些學者對高速銑削淬硬鋼模具工藝參數(shù)進行優(yōu)化研究，采取的方法主要有：用試驗優(yōu)化的方法、試驗優(yōu)化與算法優(yōu)化組合的方法。這些方法主要是以切削速度、進給量及切削深度等主要切削參數(shù)為設計變量，設定優(yōu)化目標，在高速銑削試驗的基礎上，采用優(yōu)化算法建立模型，找到切削參數(shù)的搭配。常用的試驗方法為正交試驗，優(yōu)化算法應用較多的為遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等，并與人工智能方法相結合，在高速切削工藝參數(shù)優(yōu)化的研究中取得了一定效果。網(wǎng)狀碳化物低落鋼的沖擊韌性，并使之組織不勻稱，在淬火時簡易變形與開裂。

3.高速切削刀具材料選擇

由于汽車超高強鋼板熱壓成型模具的輪廓尺寸大小不一、型面復雜，存在大量的溝槽、轉角、凸起和凹陷等，為了保證淬硬鋼模具的表面質量，一道工序通常要求同一把刀完成，所以，要求刀具硬度高、耐熱性和化學穩(wěn)定性好，具有良好的抗沖擊、耐磨損等特性。

刀具材料主要選擇涂層硬質合金、PCBN及陶瓷等，具主要特點是抗粘結能力比硬質合金強，PCBN的主要特點是硬度高、耐磨性和耐熱性好，在淬硬鋼模具的銑削加工中，PCBN的相對性能較好。

簡單點兒來說，冷軋，是在熱軋板卷的基礎上加工軋制出來的，一般來講是熱軋---

酸洗--磷化--皂化--冷軋這樣的加工過程。

冷軋是在常溫狀態(tài)下由熱軋板加工而成，雖然在加工過程因為軋制也會使鋼板升溫，

盡管如此還是叫冷軋。由于熱軋經(jīng)過連續(xù)冷變型而成的冷軋，在機械性能比較差，硬

度太高。必須經(jīng)過退火才能恢復其機械性能，沒有退火的叫軋硬卷。軋硬卷一般是用來

做無需折彎，拉伸的產(chǎn)品，1.0以下厚度軋硬的運氣好的兩邊或者四邊折彎。

補充修正:冷軋一般都會經(jīng)過退火處理。

熱軋（hot rolling)

熱軋是相對于冷軋而言的，冷軋是在再結晶溫度以下進行的軋制，而熱軋就是在再結晶溫度以上進行的軋

優(yōu)點:可以破壞鋼錠的鑄造組織，細化鋼材的晶粒，并消除顯微組織的缺陷，從而使鋼材組織密實，力學性

能得到改善。這種改善主要體現(xiàn)在沿軋制方向上，從而使鋼材在一定程度上不再是各向同性體；澆注

時形成的氣泡、裂紋和疏松，也可在高溫和壓力作用下被焊合。

缺點:

1.經(jīng)過熱軋之后，鋼材內部的非金屬夾雜物（主要是硫化物和氧化物，還有硅酸鹽）被壓成薄片，出現(xiàn)分層

（夾層）現(xiàn)象。分層使鋼材沿厚度方向受拉的性能大大惡化，并且有可能在焊縫收縮時出現(xiàn)層間撕裂。焊縫收

縮誘發(fā)的局部應變時常達到屈服點應變的數(shù)倍，比荷載引起的應變大得多；

2.不均勻冷卻造成的殘余應力。殘余應力是在沒有外力作用下內部自相平衡的應力，各種截面的熱軋型鋼都有這類

殘余應力，一般型鋼截面尺寸越大，殘余應力也越大。殘余應力雖然是自相平衡的，但對鋼構件在外力作用下的

性能還是有一定影響。如對變形、穩(wěn)定性、等方面都可能產(chǎn)生不利的作用。

3.熱軋的鋼材產(chǎn)品，對于厚度和邊寬這方面不好控制。我們熟知熱脹冷縮，由于開始的時候熱軋出來即使是長度

、厚度都達標，后冷卻后還是會出現(xiàn)一定的負差，這種負差邊寬越寬，厚度越厚表現(xiàn)的越明顯。所以對

于大號的鋼材，對于鋼材的邊寬、厚度、長度，角度，以及邊線都沒法要求太。