يتم استخدام مواد معدنية وغير معدنية مختلفة- في ختم القوالب، بما في ذلك في المقام الأول الفولاذ الكربوني، وسبائك الفولاذ، والحديد الزهر، والفولاذ المصبوب، والكربيد الأسمنتي، والسبائك ذات درجة الانصهار المنخفضة--، والسبائك القائمة على الزنك-، والبرونز الألومنيوم، والراتنجات الاصطناعية، ومطاط البولي يوريثان، والبلاستيك، وخشب البتولا الرقائقي الرقائقي. تتطلب المواد المستخدمة في تصنيع القوالب صلابة عالية، وقوة عالية، ومقاومة تآكل عالية، وصلابة مناسبة، وصلابة عالية، والحد الأدنى أو عدم التشوه أثناء المعالجة الحرارية، فضلاً عن مقاومة التشقق أثناء التبريد. دعونا أولاً نفهم أنواع المواد المستخدمة في ختم القوالب. تشمل المواد المستخدمة في تصنيع قوالب الختم الفولاذ، والكربيد الأسمنتي، والكربيد الأسمنتي-الفولاذ، والسبائك القائمة على الزنك-، والسبائك ذات درجة الانصهار المنخفضة--، وبرونز الألومنيوم، ومواد البوليمر، وغيرها. في الوقت الحالي، يعتبر الفولاذ هو المادة الأساسية المستخدمة في تصنيع القوالب. تشتمل المواد شائعة الاستخدام لأجزاء عمل القوالب على: فولاذ الأدوات الكربوني، وفولاذ الأدوات-السبائكي المنخفض، والفولاذ عالي-عالي الكربون-الكروم أو المتوسط-فولاذ أدوات الكروم، والفولاذ-سبائك الكربون المتوسط، والفولاذ-عالي السرعة، والفولاذ الأساسي، والكربيد الأسمنتي، والفولاذ-الكربيد الأسمنتي المرتبط، وما إلى ذلك.
تختلف متطلبات أداء مواد القالب حسب ظروف العمل. تشمل المواد شائعة الاستخدام قوالب الختم البارد وقوالب التقطيع، والتي تستخدم بشكل أساسي لختم وتشكيل الصفائح المعدنية المختلفة. تتعرض حواف القطع الخاصة بها للاحتكاك الشديد والتأثير أثناء التشغيل. يجب أن تمتلك مقاومة عالية للتآكل، وصلابة التأثير، ومقاومة الكسر الناتج عن التعب. تتضمن الأمثلة Cr12MoV، وCr12، وSKD11، وT10A، وW18Cr4V، و6-5-4-2. تستخدم قوالب البثق بشكل رئيسي لتشكيل التشوه. أثناء التشغيل، يتحمل الثقب ضغطًا هائلاً، بينما يتحمل القالب ضغطًا هائلاً. نظرًا للتدفق الشديد للمعدن في التجويف، تتعرض أسطح عمل التثقيب والقالب لاحتكاك قوي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح القالب بمقدار 200-300 درجة. يجب أن تمتلك مقاومة عالية للتشوه، ومقاومة التآكل، ومقاومة الكسر، وكذلك ثبات عالي في درجات الحرارة. قوالب السحب، مثل H13، 3Cr2W8V، 40Cr، 38CrMoAl، و5CrNiMo، تستخدم بشكل أساسي في السحب العميق للصفائح المعدنية بدرجة معينة من اللدونة. إن إجهاد العمل ليس عالياً، لكن مدخل القالب يتعرض لإحتكاك شديد. صلابة عالية ومقاومة التآكل، مع خشونة سطح منخفضة. تُستخدم قوالب الثني Cr12MoV، وCr12، وD2، و6-5-4-2، وPeCu بشكل أساسي لثني وتشكيل المواد المعدنية ذات اللدونة المحددة. الحمل على القالب ليس كبيرًا جدًا، ولكن هناك بعض الاحتكاك. مقاومة التآكل العالية ومقاومة الكسر. Cr12MoV، وD2، وT10A، وS45Ca عبارة عن فولاذ مصنوع من الكربون. يتم استخدام T8A وT10A بشكل شائع في أدوات الفولاذ الكربونية في القوالب. مزاياها هي قابلية التصنيع الجيدة والسعر المنخفض. ومع ذلك، فهي ذات صلابة ضعيفة وصلابة حمراء، وتشوه كبير في المعالجة الحرارية، وقدرة تحمل منخفضة للحمل. ب. فولاذ منخفض السبائك-للأدوات. يعتمد فولاذ الأدوات ذو السبائك المنخفضة- على فولاذ الأدوات الكربوني مع إضافة عناصر صناعة السبائك المناسبة. بالمقارنة مع فولاذ الأدوات الكربوني، فهو يقلل من تشوه التبريد وميل التشقق، ويحسن الصلابة، وله مقاومة أفضل للتآكل. خبير القوالب WeChat: تشتمل سبائك الفولاذ ذات السبائك المنخفضة موجودارين - المستخدمة في تصنيع القوالب على CrWMn، و9Mn2V، و7CrSiMnMoV (الرمز CH-1)، و6CrNiSiMnMoV (الرمز GD). ج. فولاذ أدوات الكروم عالي-عالي الكربون-: يتضمن فولاذ أدوات الكروم عالي-عالي الكربون-المستخدم بشكل شائع Cr12، وCr12MoV، وCr12Mo1V1 (الرمز D2). لديهم صلابة جيدة، وقابلية التبريد، ومقاومة التآكل، وتظهر تشوهًا صغيرًا جدًا بعد المعالجة الحرارية. وهي عبارة عن فولاذ ذو قالب -مقاوم للتآكل-عالي، ومنخفض-تشوه، مع قدرة تحمل-تأتي في المرتبة الثانية بعد الفولاذ عالي السرعة-. ومع ذلك، فإنها تعاني من فصل كربيد شديد، مما يتطلب تزويرًا متكررًا وسحبًا (اضطرابًا محوريًا، ورسمًا شعاعيًا) للحد من عدم تجانس الكربيد وتحسين الأداء. د. تشمل أنواع الفولاذ عالية-الكربون المتوسط-المستخدمة في القوالب Cr4W2MoV، وCr6WV، وCr5MoV. تحتوي هذه العناصر على محتوى أقل من الكروم، وعدد أقل من الكربيدات سهل الانصهار، وتوزيع أكثر اتساقًا للكربيد، وتشوه أقل بعد المعالجة الحرارية، وصلابة جيدة واستقرار الأبعاد. تم تحسين أدائها مقارنةً بالفولاذ عالي الكروم-عالي الكربون-، والذي يتميز بفصل كربيد شديد نسبيًا. ه. يتميز الفولاذ عالي السرعة-بأعلى مستويات الصلابة ومقاومة التآكل وقوة الضغط بين أنواع الفولاذ القالب، مما يؤدي إلى قدرة تحمل عالية-. تشمل قوالب الفولاذ شائعة الاستخدام W18Cr4V (الرمز 8-4-1) وW6Mo5Cr4V2 (الرمز 6-5-4-2، التصنيف الأمريكي M2)، الذي يحتوي على محتوى أقل من التنغستن. يُستخدم أيضًا الفولاذ منخفض الكربون ومنخفض الفاناديوم عالي السرعة 6W6Mo5Cr4V (رمز 6W6 أو منخفض الكربون M2)، والذي تم تطويره لتحسين المتانة. يتطلب الفولاذ عالي السرعة أيضًا إعادة التشكيل لتحسين توزيع الكربيد. و. يتم تصنيع الفولاذ الأساسي عن طريق إضافة كميات صغيرة من العناصر الأخرى إلى التركيبة الأساسية للفولاذ عالي السرعة وزيادة أو تقليل محتوى الكربون بشكل مناسب لتحسين خصائص الفولاذ. وتسمى هذه الفولاذ مجتمعة الفولاذ الأساسي. إنها لا تمتلك فقط خصائص الفولاذ عالي السرعة، مما يُظهر مقاومة تآكل وصلابة معينة، ولكن أيضًا تتمتع بقوة الكلال والمتانة الفائقة، مما يجعلها فولاذًا عالي القوة ومتانة عالية للعمل على البارد، ولكن مع تكاليف مواد أقل. تشمل أنواع الفولاذ الأساسية شائعة الاستخدام في القوالب 6Cr4W3Mo2VNb (رمز 65Nb)، و7Cr7Mo2V2Si (رمز LD)، و5Cr4Mo3SiMnVAL (رمز 012AL)، وما إلى ذلك.
ز. كربيد أسمنتي وفولاذ-كربيد أسمنتي مرتبط. يتمتع الكربيد الأسمنتي بصلابة أعلى ومقاومة للتآكل مقارنة بأي نوع آخر من الفولاذ القالب، ولكنه يتمتع بقوة انحناء وصلابة أقل. الكربيد الأسمنتي المستخدم في القوالب يعتمد على التنغستن-والكوبالت. بالنسبة للقوالب ذات المقاومة المنخفضة للصدمات ومتطلبات مقاومة التآكل العالية، يمكن اختيار الكربيد الأسمنتي الذي يحتوي على محتوى أقل من الكوبالت. بالنسبة للقوالب ذات المقاومة العالية للصدمات، يمكن اختيار الكربيد الأسمنتي الذي يحتوي على نسبة أعلى من الكوبالت.
يتم تصنيع الكربيد الأسمنتي -الصلب عن طريق إضافة كمية صغيرة من مسحوق عناصر صناعة السبائك (مثل الكروم والموليبدينوم والتنغستن والفاناديوم وما إلى ذلك) إلى مسحوق الحديد كمادة رابطة، مع كربيد التيتانيوم أو كربيد التنغستن كمرحلة صلبة، وتلبيده باستخدام طرق تعدين المساحيق. إن مصفوفة الكربيد الأسمنتي - الفولاذي عبارة عن فولاذ، مما يتغلب على عيوب الكربيد الأسمنتي، مثل ضعف المتانة وصعوبة المعالجة. ويمكن قطعها ولحامها وتشكيلها ومعالجتها بالحرارة-. يحتوي الصلب -الكربيد الأسمنتي المرتبط على كمية كبيرة من الكربيدات؛ على الرغم من أن صلابته ومقاومته للتآكل أقل من الكربيد الأسمنتي، إلا أنه لا يزال أعلى من درجات الفولاذ الأخرى. بعد التبريد والتلطيف، يمكن أن تصل الصلابة إلى 68-73 HRC.
ح. المواد المستخدمة في قوالب ختم المواد الجديدة تنتمي إلى فولاذ القالب للعمل البارد، وهو فولاذ القالب الأكثر استخدامًا والأكثر تنوعًا والأكثر تطبيقًا على نطاق واسع. متطلبات الأداء الرئيسية هي القوة والمتانة ومقاومة التآكل. في الوقت الحالي، يعتمد اتجاه تطوير فولاذ قوالب العمل البارد على أداء سبائك الفولاذ D2 العالية- (المكافئة لـ Cr12MoV في بلدي)، وينقسم إلى فرعين رئيسيين: الأول هو تقليل محتوى الكربون ومحتوى عناصر صناعة السبائك، وتحسين انتظام توزيع الكربيد في الفولاذ، وتحسين صلابة القالب بشكل كبير. تشمل الأمثلة 8CrMo2V2Si من شركة Vanadium Alloy Steel Company في الولايات المتحدة وDC53 (Cr8Mo2SiV) من شركة Daido Steel في اليابان. وهناك نوع آخر وهو مسحوق الفولاذ عالي السرعة-الذي تم تطويره بشكل أساسي لتحسين مقاومة التآكل والتكيف مع السرعة العالية- والإنتاج الآلي والضخم. تشمل الأمثلة 320CrVMo13 من ألمانيا.
يعد الاختيار الرشيد لمواد القالب وتنفيذ عمليات المعالجة الحرارية الصحيحة أمرًا بالغ الأهمية لضمان عمر القالب. بالنسبة للقوالب ذات التطبيقات المختلفة، يجب مراعاة عوامل مثل ظروف العمل وظروف الإجهاد وخصائص المواد المعالجة وحجم الإنتاج والإنتاجية بشكل شامل، مع التركيز على متطلبات الأداء المذكورة أعلاه، قبل إجراء التحديدات المناسبة لدرجات الفولاذ وعمليات المعالجة الحرارية.
1. حجم الإنتاج: عندما يكون حجم إنتاج الأجزاء المختومة كبيرًا، فإن المواد المستخدمة في أجزاء عمل القالب، التثقيب والقالب، يجب أن تكون من الفولاذ القالب عالي الجودة مع مقاومة جيدة للتآكل. يجب أيضًا تحسين المواد الخاصة بالأجزاء الهيكلية للعملية الأخرى والأجزاء الهيكلية المساعدة للقالب بشكل مماثل. عندما يكون حجم الإنتاج صغيرًا، يجب تخفيف متطلبات خصائص المواد بشكل مناسب لتقليل التكاليف . 2. أداء المواد المختومة وظروف استخدام أجزاء القالب: عندما تكون المادة التي يتم ختمها صلبة أو ذات مقاومة عالية للتشوه، يجب أن يكون التثقيب والقالب مصنوعين من مواد ذات مقاومة جيدة للتآكل وقوة عالية. بالنسبة للسحب العميق للفولاذ المقاوم للصدأ، يمكن استخدام قوالب الألومنيوم البرونزية لأنها تتميز بخصائص مقاومة جيدة للالتصاق. تتطلب أعمدة التوجيه والبطانات مقاومة للتآكل وصلابة جيدة، لذلك غالبًا ما يتم استخدام الفولاذ منخفض الكربون مع كربنة السطح والتبريد. على سبيل المثال، العيب الرئيسي لفولاذ الأدوات الكربونية هو ضعف صلابته؛ عندما تكون أبعاد المقطع العرضي-لأجزاء القالب كبيرة، تظل الصلابة المركزية منخفضة بعد التبريد. ومع ذلك، عند العمل على مكابس ذات معدل ضربات مرتفع، تصبح مقاومتها الجيدة للصدمات ميزة. بالنسبة للألواح الثابتة وألواح التجريد، لا تكون هناك حاجة إلى قوة كافية فحسب، بل أيضًا الحد الأدنى من التشوه أثناء التشغيل. (Die Expert WeChat: mujudaren) بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام المعالجة الباردة، المعالجة بالتبريد العميق، المعالجة الفراغية، وطرق تقوية السطح لتحسين أداء أجزاء القالب. بالنسبة لقوالب البثق البارد ذات ظروف العمل السيئة للخرمات والقوالب، يجب اختيار فولاذ القالب ذو الخواص الميكانيكية الشاملة الجيدة مثل الصلابة الكافية والقوة والمتانة ومقاومة التآكل، كما يجب أن يكون لديه درجة معينة من الصلابة الحمراء وقوة التعب الحراري.
