沒(méi)有高強(qiáng)度的鋼材．就沒(méi)有高強(qiáng)度的刀具

　　如果人們遇到“鋼材”這個(gè)詞匯诀姚，就如同遇到了“高強(qiáng)度”這個(gè)詞匯响牛。市場(chǎng)上，尤其是汽車(chē)工業(yè)赫段，對(duì)于高強(qiáng)度鋼材的需求越來(lái)越強(qiáng)勁呀打，并需要更好的性能和經(jīng)濟(jì)性。但是糯笙，加工過(guò)程中產(chǎn)生的磨損卻比較嚴(yán)重贬丛。加工高強(qiáng)度鋼材的常規(guī)刀具的使用壽命需要多長(zhǎng)？盡管這些刀具表面通常都有昂貴的涂層夯铡，但是其使用壽命卻不夠長(zhǎng)坊秉。直到使用新式的工具鋼才能確保刀具擁有比較經(jīng)濟(jì)的、較長(zhǎng)的使用壽命闷墅。例如前忿，經(jīng)過(guò)熱處理之后刀具上的“集成式涂層”還能繼續(xù)用于加工贡按。

　　為了不斷減輕汽車(chē)重量就要對(duì)刀具制造和車(chē)輛的生產(chǎn)過(guò)程提出越來(lái)越新的要求。金屬加工需要使用新的高強(qiáng)度材料和創(chuàng)新的刀具方案扁奢、從而實(shí)現(xiàn)可控的惫吝、物美價(jià)廉的生產(chǎn)流程。例如逻袭，如果人們對(duì)比新舊兩代Volvo S40轎車(chē)所使用的高強(qiáng)度鋼板的比例每镀，就能很清楚地明白這一點(diǎn)。上一代的S40轎車(chē)總共使用了36.4%的高強(qiáng)度鋼板芬角，其余的都是常規(guī)的鋼板绷匀。盡管新一代的S4O轎車(chē)中高強(qiáng)度鋼板的使用比例降低為31.3%，但是使用的超高強(qiáng)度和特高強(qiáng)度鋼飯的使用比例卻達(dá)到了22.8%彻秆。也就是說(shuō)楔绞，新一代S40轎車(chē)所使用的高強(qiáng)度鋼板的比例總共已經(jīng)達(dá)到了54.1%。不過(guò)需要指出的是唇兑，到目前為止對(duì)于高強(qiáng)度鋼板和特高強(qiáng)度鋼板還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義酒朵。最常見(jiàn)的定義就基由Volvo汽車(chē)公司和SSAB聯(lián)合發(fā)市的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)度應(yīng)為340～60OMPa扎附，超高強(qiáng)度鋼飯的強(qiáng)度應(yīng)為600～800MPa蔫耽，特高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)度至少應(yīng)為800MPa。加工這些鋼板就意味著面臨許許多多新的挑戰(zhàn)留夜。為了能夠加工新的高強(qiáng)度鋼材．首先就需要在壓機(jī)上施加更高的壓力匙铡，并相應(yīng)改變刀具的設(shè)計(jì)。同時(shí)還要提高刀具的“進(jìn)給”速度碍粥，以便減少工位的數(shù)量鳖眼，提高經(jīng)濟(jì)性。另外還要減少“危險(xiǎn)”的潤(rùn)滑劑的使用嚼摩，或者干脆完全停止使用潤(rùn)滑劑钦讳。 

　　在金屬成型加工工具方面投入的資金通常超過(guò)了工具所屬的機(jī)床方面的投資．在對(duì)高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行成型加工的時(shí)候，只要進(jìn)擇了正誦的工具材料就可以較好地降低成本枕面。

　　當(dāng)人們認(rèn)真考慮成型工具的時(shí)候栖挣，就需要大幅度提高摩擦力、切削力和成型加工力．這樣就會(huì)在成型加工過(guò)程中對(duì)常規(guī)鋼村產(chǎn)生很高的壓力贮祥。統(tǒng)計(jì)一下刀具用鋼材的使用情況就可以發(fā)現(xiàn)夫次，最近十年來(lái)主要使用的是1.2379鋼；質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合可以使用粉末冶金程昨，最常用的就是1.3344PM搔冈。但是這兩種材料能否比較經(jīng)濟(jì)地加工高強(qiáng)度鋼板呢？

　　答案很復(fù)雜遵奇，需要考慮加工批量和零件幾何尺寸之間的關(guān)系，因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼材對(duì)刀具制造提出了新的要求，也就是需要一種容易成型的創(chuàng)新性材料涂層能夠延長(zhǎng)刀具的使用壽命杏恍，只有通過(guò)不斷“調(diào)試”刀具才能夠獲得刀具轮昧、潤(rùn)滑劑和工件材料之間更加匹配的新“系統(tǒng)”。盡管這種系統(tǒng)能夠用于很多場(chǎng)合胆狐，但是卻不能作為廣泛便用的問(wèn)題解決方案熟排。即使在大眾高爾夫里面安裝最新的發(fā)動(dòng)機(jī)也不可能贏得F1方程式汽車(chē)比賽，因?yàn)檫@部車(chē)永遠(yuǎn)都是大眾高爾夫虱而，永遠(yuǎn)都不可能變成賽車(chē)筏餐，盡管大眾高爾夫無(wú)疑是所在級(jí)別當(dāng)中非常優(yōu)秀的車(chē)型。談到超高強(qiáng)度鋼板和特高強(qiáng)度鋼板成型加工的時(shí)候牡拇，就好象談到刀具制造業(yè)的F1比賽魁瞪。

　　另外需要說(shuō)明的是，涂層在任何時(shí)候都只能作為提高刀具性能的優(yōu)化手段惠呼，而且涂層的制作過(guò)程需要額外增加比較大的投資导俘。市場(chǎng)上當(dāng)然還能提供不需要涂層的刀具材料。例如瑞典刀具生產(chǎn)商Uddeholm公司利用這種不需要涂層的材料生產(chǎn)的“Vaneron 40”刀具可以成倍提高加工過(guò)程的總體經(jīng)濟(jì)性剔蹋，因?yàn)槌ヅf涂層旅薄、打磨、拋光泣崩、制作新的徐層等過(guò)程會(huì)產(chǎn)生額外的費(fèi)用少梁。

　　刀具生產(chǎn)商應(yīng)對(duì)新的要求的時(shí)候能夠提供哪些可能性呢？用于加工高強(qiáng)度鋼板的標(biāo)準(zhǔn)鋼材1.2379(D2)有兩個(gè)主要的故障原因：冷態(tài)堆焊(積屑瘤矫付，附著磨損)和切削刃崩裂(疲勞破損)凯沪。不過(guò)有不同的解決方法。針對(duì)不同的情況必須制定合適的加工方法霸碰，因?yàn)橹T如零件復(fù)雜性石阵、加工批量、刀具尺寸以及其他決定性因素都會(huì)影響刀具匣描。在這一點(diǎn)上應(yīng)該提供其他方面的支持豌楷。

　　如今，借助于諸如PVD桶眠、CVD 或者TD的涂層技術(shù)可以控制冷態(tài)堆焊的產(chǎn)生彭倡，因?yàn)樵谟型繉拥那闆r下刀具表面和工件材料之間的摩擦可以得到減小。這種技術(shù)的缺點(diǎn)在于不能加工任意幾何尺寸沦煤。另外——正如已經(jīng)提到的需要對(duì)涂層進(jìn)行“維護(hù)”赴笨，這也會(huì)產(chǎn)生較大的費(fèi)用、因此需要開(kāi)發(fā)一種不需要涂層的鋼材寇祈。 

　　避兔噴濺現(xiàn)象．沖壓夸曲工作的特性參數(shù)經(jīng)常作為衡量工具鋼抵抗噴濺現(xiàn)象產(chǎn)生的反力的標(biāo)準(zhǔn)忆键。本圖以四種工具鋼為例：橙色為Caldie漱南，深藍(lán)色為Vanadis 4 Extre，灰色為Vancron 40憋庙，淡藍(lán)色為常規(guī)工具鋼1.379笔喉。橫軸坐標(biāo)為洛氏硬度，縱軸為沖壓彎曲工作反力硝皂。

　　刀具金屬中將集成硬質(zhì)材料

　　人們現(xiàn)在談到了一種集成的涂層常挚。其思路是在生產(chǎn)粉末冶金材質(zhì)工具鋼的時(shí)候單獨(dú)增加一道加工工序，在工具鋼里面加入氮元素稽物，其作用和碳元索類(lèi)似奄毡。這樣可以得到碳氮共滲體，而不是碳化物贝或；與碳化物相比吼过，其優(yōu)點(diǎn)在于這神材料具有了一種“陶瓷性能”，硬度更高傀缩，抗附著能力也更強(qiáng)那先。同時(shí)這種材料還具有一種與涂層類(lèi)似的特殊的表面特性。由于這種特殊的表面特性赡艰，潤(rùn)滑劑可以更好地附著在刀具表面售淡，并減少附著磨損的產(chǎn)生。許多實(shí)驗(yàn)都已經(jīng)驗(yàn)證了這種材料的效果慷垮，其應(yīng)用范圍可以從特高硬度鋼板一直到非常耐磨的鎳質(zhì)沖模揖闸。添加了集成徐層的刀具材料不僅可以降低成本．還具有很多其他的優(yōu)點(diǎn)。用這種材料制造的刀具在熱處理之后還能改變的尺寸(而常規(guī)涂層不允許在熱處理之后再進(jìn)行尺寸加工)徽榄，并且還能對(duì)其表面進(jìn)行拋光阐赖，從而提高表面質(zhì)量。此外胰薪，集成涂層不會(huì)崩裂皆舅，因此也不會(huì)中斷生產(chǎn)。 

　　良好的結(jié)果：鈑金件的實(shí)例蓄士，Herzing+schroth公司生產(chǎn)的雙作用離合器特植，Wemers Schmid公司生產(chǎn)的壓力表外殼(中圖)以及油箱裝填物，目前的工具鋼不僅典有較高的品質(zhì)保證加工量和良好的可制造性而且還能夠確保工具的磨損最小化肋漏。

　　利用刀具基材表而的疲勞現(xiàn)象可以減少切削刃的崩裂逝惑。這也是為什么常規(guī)涂層并不能單獨(dú)解決加工高強(qiáng)度鋼板時(shí)產(chǎn)生的所有問(wèn)題的原因〔杌疲基材的特性具有決定性意義．這樣才能使整個(gè)刀具達(dá)到較高的延展性和抗壓強(qiáng)度巾沟。接下來(lái)才是刀具的耐磨性，耐磨性對(duì)于大批量生產(chǎn)具有很重要的意義崔败。因此．就刀具材料角度而言我們目前找到了兩個(gè)解決方案祷安。如果僅僅是與延展性問(wèn)題相關(guān)姥芥，那么Uddeholm 公司利用“高壓電熔爐渣工藝”(DESU)生產(chǎn)的一種名為“Caldie”的材料是解決這類(lèi)問(wèn)題的首選。這種金屬的延展性比低合金度的粉末冶金鋼要高汇鞭。生產(chǎn)商可以通過(guò)改善鋼材的化學(xué)化合過(guò)程來(lái)達(dá)到較高的延展性撇眯。從冶金學(xué)角度而言、Uddeholm公司的Caldie材料是一種工具鋼組合虱咧。這種材料當(dāng)然要有較高的耐磨性。在這一點(diǎn)上锚国，兩種方案都已經(jīng)做好了準(zhǔn)備腕巡，將現(xiàn)有的“Vanadis 4”鋼材繼續(xù)開(kāi)發(fā)為代號(hào)為“Vanadis 4 Extre”的鋼材。這種材料具備了適用于高強(qiáng)度鋼板成型加工的特性組合血筑。這種工具鋼具有很高的延展性绘沉、很好的抗壓強(qiáng)度和輕微的磨損；不僅僅具有較高的強(qiáng)度豺总，而且在許多特性組合方面都具備優(yōu)勢(shì)车伞。

　　兩種鋼材都可以進(jìn)行涂層加工，這樣就可以滿足不同特殊的技術(shù)要求喻喳。由于考慮到可以使得材料具有較高的疲勞強(qiáng)度关读，因此涂層加工依然具備較高的總體經(jīng)濟(jì)性。

　　總而盲之巍坦，技術(shù)先進(jìn)的成型加工工其釗造商可以盡可能地滿足“加工高強(qiáng)度鋼材”的設(shè)定巨標(biāo)够戒，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中——通常是與鋼鐵企業(yè)合作——可以為不同的應(yīng)用場(chǎng)合提供完整的材料解決方案。

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