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模具钢技术发展现状

来源:发布时间:2019-07-05 11:40点击率:

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       建国以来,我国模具钢生产技术发展很快,从无到有,从仿制到自己开发,目前我国模具钢的产量已跃居世界前列。绝大部分国外的标准钢号和试制的的钢号,我国也都进行了生产或试制工作,通过几次钢种整顿和标准修订初步形成了我国的模具钢系列,在模具钢的生产技术,品种质量,工艺装备科研开发及材料应用等方面都取得了很多进展。但是,由于我国模具钢发展历史短,与国外相比还存在着不少问题和差距。

  (1)钢种系列不够充实完整,有的钢种(如粉末冶金高合金模具钢)尚属空白。

  (2)钢种的产品结构和选用不合理,很多模具钢仍沿用传统的几种老牌号,不能满足日益增长的模具产品的需求,导致模具使用寿命不高,产品精度低,粗糙度差。

  (3)钢材品种规格少,目前国内市场上的模具钢产品仍以黑皮圆棒材为主。品种比较单一,精料和制品的比例很低。由于原料加工余量大,材料利用率低,拉长了模具的制造周期。

  (4)生产工艺和装备方面。

 

  特殊钢的质量控制、检测手段落后,缺乏热处理深度加工和在线质量检验设备。缺少生产高性能粉末冶金模具钢的设备。缺乏专业化生产的工模具钢生产线和模具钢开发中心。

  国外模具钢发展比较分析

  目前随着模具制造业的不断发展,对模具钢从冶金质量、数量、性能上要求不断提高,在国外出现高合金、高质、优化、低级材料强化及扩充材料领域等趋向,模具材料由低级向高级发展,发展的趋向是碳素工具钢→低合金工具钢→高合金工具钢,相继出现一系列新型模具材料,模具标准钢号的合金化程度也日趋提高,例如美国,15种热作模具钢合金元素全部大于5%,而合金元素大于10%的有10种,用量占80%。

  国外相继开发的新型热作模具钢包括:(1)高淬透性特大型锻压模具钢,如国际标准ISO中的40NiCrMoV7,法国NF标准中的40NCD16等;(2)高热强性模具钢,如美国H10A,日本日立金属公司的YHD3,以及特殊钢公司的5Mn15Ni5Cr8Mo2V2钢等;(3)高温热作模具钢,如美国T2M、T2C,日本的Nimowal等。

  为了满足冷作模具的特殊要求,各国发展的新型冷作模具钢有:(1)高韧性、高耐磨性模具钢,如美国钒合金钢公司的VascoDie(8Cr8Mo2Vsi)钢,日本大同特殊钢公司的DC53钢等;(2)低合金空淬微变形钢,如美国ASTM标准钢号A14、A16,日本的G04和ACD37等;(3)火焰淬火模具钢,如日本爱知SX5、SX105V,日本日立HMD1、HMD5等钢;(4)粉末冶金冷作模具钢,如美国CPM10V,德国320CrVMo13.5等。

  国外新型塑料模具钢的发展趋势主要有以下几个方面:(1)易切削、抛光性好的塑料模具钢,如美国的412、M-300,日本的YAG,英国的EAB,瑞典的STAVAX-13等;(2)预硬化型塑料模具钢,如美国P20、445,日本的PDS,德国MOVTREX-A(2312)等;(3)整体淬硬型塑料模具钢,如美国A2、D3和H13等;(4)耐腐蚀塑料模具钢,如国标ISO中的110CrMo17,瑞典ASSAB公司的4Cr13等;(5)无磁塑料模具钢,如日本大同特殊钢公司的NAK301等。

  国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出,国外模具制造业正在向通用化、标准化、系列化、高效率、短制造周期发展,CAD和CAM的应用日益普及。为了适应模具制造业发展的需要,模具材料日益向多品种、精细化、制品化的方向迅速发展。随着模具工作条件的日益苛刻,对模具的质量,特别是钢的纯净度、等向性的水平提出了更高的要求。为达此目的,国外普遍采用电炉+炉外精炼工艺生产纯净度高的模具钢,对于大截面锻压模块和大型的钢材规定采用真空处理。对于纯净度要求更高的模具钢,大部分采用电渣重熔,以进一步提高钢的纯净度、致密度、等向性和均匀性,减少偏析。因此,模具钢的质量有了较大提高。为了加强竞争力量,适应经济全球化的发展趋势,国外模具钢的生产从分散趋向于集中,并多家公司进行跨国合并。为了更好地进行竞争,这些公司都建成了完善的技术先进的模具钢生产线和模具钢科学研究基地,形成几个世界著名的工模具生产和科研中心,以满足迅速发展的模具工业。

 

  总体而言,我国模具钢还比较落后,尤其是用于制造高档次模具的钢材,仍然在使用进口钢,与国际先进水平相比,主要有以下差距:

  (1)模具钢品种、规格不全,低档次较多,高档次较少。高质量、高性能模具钢的品种少。从品种方面,尚未形成塑料、玻璃、建材、陶瓷等专用的模具钢系列。钢材中扁钢、模块、精料制品比例比较低,钢材的利用率较国外低10%左右。为满足制造大型、精密、复杂、高寿命模具的需要,国外发展预硬化钢,而国产钢基本上停留在退火阶段,或热轧状态供货,并且供货周期较长,这是我国家电行业大量进口模具钢的主要原因。

  (2)模具钢的专业化生产程度较低。钢材的质量、性能稳定性较差,外观质量较差。中国模具钢分散在几十个企业生产,大部分生产厂家的生产工艺装备不配套,特别是后部工序,深加工设备落后,从而制约国产模具钢质量的提高和性能的提高。

  (3)模具钢供销渠道有待畅通。模具制造多为单件或小批量生产,并所需钢材的品种多、规格多、数量少、需求供货及时的行业特点,与冶金厂的批量生产有矛盾。国外通过钢材商店可随时解决零售问题。国内近几年来也出现了部分代理商、钢材商店等中间销售环节,但在模具钢销售的服务意识和水平与国外先进水平还有一定差距,影响了国产模具钢的推广和应用。例如Bohler-Uddehum的全球10万用户中,大多是工程师指导用户使用。

  值得注意的事,我国模具的质量和服务,离用户需求的差距相当大,因而出现了不少“宁可出高价买国外的,不愿以低价买国内的”的不正常现象。部分的国内外模具钢价格比较见表1。由表可知,进口钢材价格要比国内价高出3~6倍,从同一钢种的价格差距上反映出我国模具钢的落后面貌。