工具钢和铝材保持着模具生产中的强大地位

在一个模具材料供应商会议上，讨论了如何提供更易于加工及具有更好焊接性能、较高机械强度和较高表面硬度的新型材料。

模具材料制造商正在继续努力开发新的工具钢和合金材料，以便使模具制造商能够以尽可能快的速度和尽可能高的效率生产模具。其所提供的所有材料，必须具有较高的表面硬度、较高的强度和较强的耐腐蚀特性，比较易于加工的性能和较高的抛光特性。

问题与挑战

按照美国Bohler-Uddeholm公司高级技术经理Patricia Miller女士的说法，模具制造商通常会要求协助解决很多问题，例如腐蚀问题、开裂问题、缩短生产周期或是减少相关的磨损现象等。此外，模具制造商正在寻求该公司的合金热处理方法，Bohler公司在其网站上公布了这一消息。“他们希望对我们钢材的最基本情况进行比较：例如钢材的耐腐蚀性、抗磨损性、抛光特性、纹理特点、可焊接性和抗裂特性等。”Miller女士说。

材料的可焊接特性已经深入到了模具制造商的思想之中，他们对ThyssenKrupp Materials NA Copper & Brass Sales Div.公司紫铜和黄铜销售部提供的材料很感兴。“关于我们经常听说的铝制模具材料问题，往往与这些高强度合金的可焊接特性有很大的关系。”Mold Material公司市场营销经理Douglas Zeug先生说，“我们确实有一种原型焊丝，它可以给我们带来非常有利的焊接效果。”有关铝材的问题也来自于Yarde metals公司（图1）。该公司市场营销主任Jay Gawitt报告并提出了有关该公司的下列问题：铝制模具与钢制模具的生产周期希望提高到什么样的水平？刀具的使用寿命有多长？它是否可以焊接？模具是否能够维修？AMPCO meta公司销售和市场营销经理Jason Carter先生说，该公司解决了能力和合金产品相关的问题。

图1 由Yarde metals公司提供的ALCOA QC 10ò 20in厚铝制模具钣

模具材料的进展

Bohler-Uddeholm公司的Miller女士认为不锈钢合金已有了很大的发展，其耐蚀性和耐磨性增强。“例如医疗行业使用的模具，要求在洁净室环境内加工生产，因此对这些模具的要求是非常严格的。”Miller女士说，“我们发现在精密包装应用领域中也是如此。我们还看到对经过预先淬硬处理的不锈钢合金也提出了这样的要求，这样，客户就能够将其进行加工和投入短期到中期的生产运行应用领域之中。在注塑模及塑料挤压模之中，也要求采用PVC聚氯乙烯之类的防腐材料。防腐蚀的较大模具也是这一领域的主要研发重点。”

此外，Miller女士还指出，该公司需要具有良好耐磨性、可焊性和抛光特性的工具钢，用于像热固性塑料成型模具填料等类似的应用领域。“还需要继续千方百计地缩短生产周期，特别是大批量生产的零件。”Miller女士解释说，“客户们正在寻求符合要求的冷却概念，和具有更好散热性的钢材。具有更好导热性和高韧性的钢材，也将允许模具设计人员，将冷却通道转移到更接近表面的地方，以进一步缩短生产周期。”

Mille女士说，为了应对这些挑战Bohler-Uddeholm公司推出了一种新等级的不锈钢型芯Bohler N360 ISOEXTRA，它具有很好的耐腐蚀特性，其硬度高达60 HRC。该公司还储备了另一种等级的不锈钢材料Bohler M303 EXTRA，经过预淬硬处理，其硬度达40 HRC，具有良好的耐腐蚀性，扁平状，厚度为16in（1in=25.4mm，下同）。

按照加拿大地区销售经理Ted Callighen先生的说法，在Schmolz + Bickenbach公司，该公司花费了两年多的时间开发了最新的工具钢Corroplast FM，并达到了其所希望的特性。他解释说：“我们所面临的一项特殊挑战是：使钢材的结构均质化，并达到正确的硫含量比例，以便优化钢材的加工特性，不影响其性能特点。”

这种材料的再一次改造，为薄壁模具制造行业现有的不锈钢模具基质材料提供了一种新的替代品（图2），Schmolz公司的Stocker先生补充说：“其均质结构可确保几何形状复杂的模具，具有更大的稳定性和更好的机加工性能，而不会降低其耐腐蚀特性。”

图2 一套由铝材制成的薄膜热成型塑料模具

AMPCO metal公司计划将继续发展其无铍系列产品。“我们看到了美国的一种发展趋势在模具生产中使用无铍合金。”Carter先生说，“我们内部现正在努力生产，我们扩大了AMPCOLOY 940和 AMPCOLOY 944两种新合金的供货尺寸。”

铝材的发展也有了很大的进步。Yarde metals公司的Gawitt女士确信，今年的模具材料将会出现最显著的进步，高强度和高工程性能铝合金材料的应用将会继续增长，以代替钢制模具的应用领域，特别是汽车行业。“由于模具制造商更好地了解了铝材所具有的优越性，因此我们将会继续看到模具在各个行业的转换，包括汽车、家电，医疗和建筑设备行业。”

在现有的钢材与铝材加工之间存在着很明显的差别， Gawitt女士继续说：“对于模具制造商和模具设计者来说，需要懂得这些差别将会对他们模具的设计和加工产生什么样的影响是非常重要的，特别是需要懂得如何对这些材料进行抛光处理、纹理加工和维修。然而，铝材比钢材具有更多优势，其中包括加工速度更快、可大幅度降低加工周期、具有更好的导热性和可提高注塑机使用寿命，比钢材的重量轻66%。”

Thyssen Krupp Materials/Copper & Brass Sales Div.公司紫铜和黄铜销售部Zeug先生预测，铝材将继续在注塑模领域中得到大量的应用（图3）。“许多铝制模具已超过了所希望的模压次数，已获得了很大的成功。”他说，“在制造过程中，铝制模具既可节省时间，又可节约生产成本，但真正的节约则体现在模压成型的生产时间降低。重量较轻的铝制模具，还可减少对注塑压力机的磨损。铝材的良好导热性可降低模具的交换时间，因为铝制模具可以比钢制模具更快地恢复到操作温度。在模具制造中，我们将会继续增加铝合金模具的生产投资；并将始终不断地寻求新的替代合金和新的生产方法。”

图3 这个模具是由ThyssenKrupp Materials/Copper & Sales
Brass Div.公司紫铜和黄铜销售部提供的铝材加工生产的

显然，模具材料制造商和供应商处于当今工业需求的顶端，并将继续寻求和推出具有更好可焊特性、最高强度和更优抛光性能的材料，以便缩短模具的加工周期，减少模具的维修量和进一步提高模具的品质。

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工具钢和铝材保持着模具生产中的强大地位

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