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汽車模具鋼材

汽車超高強鋼板熱壓成型模具材料的加工

國內汽車模具企業通常采用兩種方法加工淬硬鋼模具：一種是大多數企業采用的傳統的磨削加工；另一種是少數企業采用的高速硬態銑削加工。

相比于傳統的磨削加工而言，高速硬態銑削加工具有加工柔性好、無污染及生產效率較高等優點，所以，汽車淬硬鋼模具高速硬態銑削加工，必將成為我國汽車超高強鋼板熱壓成型模具制造業重點研究和發展的關鍵技術之一，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的發展具有重要的現實意義。

下面主要從高速切削力因素、高速切削方法優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生的切削力更大一些，軸向切削深度增加，切削力增加。

2.高速銑削淬硬鋼模具工藝參數優化

由于高速切削與傳統的切削機理不同，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進行優化研究，采取的方法主要有：用試驗優化的方法、試驗優化與算法優化組合的方法。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為設計變量，設定優化目標，在高速銑削試驗的基礎上，采用優化算法建立模型，找到切削參數的搭配。常用的試驗方法為正交試驗，優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優化的研究中取得了一定效果。

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。

缺點:

1.經過熱軋之后，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，出現分層

（夾層）現象。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層間撕裂。焊縫收

縮誘發的局部應變時常達到屈服點應變的數倍，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、穩定性、等方面都可能產生不利的作用。

3.熱軋的鋼材產品，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一定的負差，這種負差邊寬越寬，厚度越厚表現的越明顯。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。

冷軋和熱軋的區別:

1、 冷軋成型鋼允許截面出現局部屈曲，從而可以充分利用桿件屈曲后的承載力；而熱軋型鋼不允許截面發生局部屈曲。

2、熱軋型鋼和冷軋型鋼殘余應力產生的原因不同，所以截面上的分布也有很大差異。冷彎薄壁型鋼截面上的殘余應力分

布是彎曲型的，而熱扎型鋼或焊接型鋼截面上殘余應力分布是薄膜型。

3、熱軋型鋼的自由扭轉剛度比冷軋型鋼高，所以熱軋型鋼的抗扭性能要優于冷軋型鋼。