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世界模具钢的发展概况

来源:未知作者:admin发布时间:2017-05-31 08:44

 模具是从锤、斧、凿等手工业工具逐步发展而来的。人类从铁器时代开始,就采用钢铁材料制造手工工具。考古学家在埃及金字塔中就已经发现了约五千年前的铁制工具残片。经过漫长的发展过程,早期的工具钢是属于简单的普通碳素工具钢。自从18世纪中期欧洲进人蒸汽机时代后,工业品由手工制造变为机器制造。金属切削机床的使用,切削加工的速度提高,成形负荷增大,对工具材料的质量、使用性能、工艺性能的要求越来越高,碳素工具钢已无法满足需要。19世纪末期英国的一些工厂研制出了一批具有良好性能的合金钢,如1895年泰勒(F~W.Taylor)发现有些合金工具钢提高淬火温度可以得到红硬性,使工具能在较高的切削速度下使用,提出了“高速钢”的概念,成为现在W18Cr4V型高速钢的雏型。20世纪20年代一系列的合金模具钢出现,主要有冷作模具钢、热作模具钢,并进行了易切削模具钢的研究。20世纪50年代以后,随着石化工业的迅速发展,塑料迅速成为一种重要的工业材料,为了满足塑料制品成型模具的需要,世界各国迅速发展了一批不同类型的专用塑料模具钢,目前先进工业国家已经形成专用的钢种系列。
  近年来,工业生产技术迅猛发展,各种新材料不断出现,模具的工作条件日益苛刻,对模具钢的性能、质量、品种等方面的要求不断提高,先进工业国家近年来开发了各种具有不同特性、适应不同要求的新型模具钢,不仅品种增加、质量提高,而且生产工艺和生产装备也有很大改进,主要有以下几个特点:
  (1)研制出先进的各种类型的冷、热作模具钢,并有较完整的系列。它们各具
  特点,适应冷、热作模具的特殊要求。
  (2)塑料模具钢高速发展并系列化。20世纪70年代以后工程塑料品种大量开发,塑料已经成为一个重要的工业材料得到广泛地应用。从航天器到舰艇,从建筑材料到农业生产,从家用电器到儿童玩具都离不开塑料制品,而塑料制品大部分采用模压成型,不少工业发达国家塑料模具的产值已经居模具产值的第一位,塑料模具钢也迅速发展并成为一个专用钢种系列。
  (3)模具钢的品种规格迅速向多样化、精料化、制品化方向发展。近年来,由于模具工业标准化、系列化程度不断提高,设计和制造过程中C/①&CAM技术广泛应用,使得模具制造业的生产效率和材料利用率大大提高,模具制造周期大大缩短。主要有以下几个特点:首先是品种规格多样化。模具制造中,相当部分的模具大部分是由几块扁平形部件组装而成的。在国外,模具制造需要的各种各样扁钢和厚板已经标准化、系列化,并制定了详细的技术规范。如锻造扁钢、热轧扁钢、热轧板材、冷拉扁钢等,都由模具钢厂供应可直接使用的成材;其次是日趋精料化。
  由钢厂直供不同要求经过机械加工的高精度、无脱碳层的精料。国外有些主要的模具钢生产厂的模具钢精料已占60%左右;再次是向制品化方向发展。由钢厂供应经过淬、回火和精加工的模板、模块等制品,模具制造厂可以直接采购标准模块,只对模具的型腔或刃部进行精加工后即可与标准模架配套组装后交货。由于模具成型后不需要再进行最终热处理就可以直接使用,这样既保证模具的使用性能,又可以避免由于热处理而引起的模具变形、氧化、脱碳、开裂等质量问题。该类制成品适宜制造形状复杂、大型、精密、长寿命的塑料模具,应用越来越广泛。
  (4)模具钢性能高级化。目前工业发达国家为了提高模具的质量和使用寿命,把提高模具钢的质量和性能放在重要位置,应用了一系列先进工艺方法。比如,生产高纯净度模具钢,不但可以改进钢的原有性能,而且可以赋予钢新的性能,提高钢材的内在质量,这是延长模具寿命的根本途径之一。日本有的钢厂把钢中含硫、磷质量分数从0.03%降到0.01%以下,冲击韧度提高一倍以上。再如生产等向性模具钢,改善钢的横向韧性和塑性,使其与纵向性能接近。由于模具大部分是多向受力,这样就可以大幅度提高模具的使用寿命。同时,采用了许多新工艺、新技术和新装备,提高了模具钢的各种性能。如采用精炼、大断面无缺陷连铸、高刚度连轧机及高精度轧制等等生产工艺。