我國硬質(zhì)合金模具的技術(shù)現(xiàn)狀與市場分析

一、硬質(zhì)合金模具的種類
　　我國硬質(zhì)合金模具根據(jù)用途可分為四類；
　　第一類為硬質(zhì)合金拉絲模具，這類模具占硬質(zhì)合金模具的絕大部分。我國目前拉絲模的主要牌號(hào)YG8、YG6、YG3，其次是YG15、YG6X、YG3X，近幾年來主要硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家也研制一些新牌號(hào)，如用于高速拉絲的新牌號(hào)YL，還有從國外引進(jìn)的拉絲模牌號(hào)CS05（YLO．5），CG20（YL20），CG40（YL30）；ZK10、ZK20／ZK30。
　　第二類模具是冷鐓冷沖模、整形模，主要牌號(hào)有YC20C、YG20、YG15、CT35以及株洲硬質(zhì)合金廠的新牌號(hào)YJT30和中南工大粉末冶金廠的 MO15。
　　第三類模具是用于磁性材
料生產(chǎn)的無磁合金模，還有一些廠在研制生產(chǎn)。如YSN系列的YSN（包括20、25、30、35、40）以及鋼結(jié)無磁模牌號(hào)TMF。如自貢硬質(zhì)合金廠的YWC無磁合金。

　　第四類為熱作模，這類合金暫無標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，市場需要在增加。有些廠家正在研制開發(fā)，如YD40及上海材料所的旋鍛模用CNW。
　　上述四類模具由于開發(fā)時(shí)間不同、材質(zhì)的適應(yīng)性有限、推廣措施跟不上等原因，市場上的銷售量差別很大。

二、硬質(zhì)合金模具的使用技術(shù)現(xiàn)狀

　　同樣材質(zhì)的硬質(zhì)合金毛坯，在加工制成模具后，其使用壽命有的長，有的則很短。經(jīng)解剖分析后，發(fā)現(xiàn)問題出在設(shè)計(jì)、加工、組裝以及焊接等上。
　　1、硬質(zhì)合金模具設(shè)計(jì)技術(shù)狀況
　　拉絲模是一結(jié)構(gòu)較簡單的模具。80年代以前我國一直沿用前蘇聯(lián)的"直線型"理論設(shè)計(jì)，80年代后才有部分廠家引用50年代就提出了的"圓滑過渡"技術(shù)理論。 近年來，我國學(xué)者對(duì)拉絲模進(jìn)行了角度設(shè)計(jì)和環(huán)溝磨損的理論分析，提出了最大、最小拉拔角的概念，分析了金屬在拉伸變形過程中對(duì)模具產(chǎn)生不均勻磨損的機(jī)理。廣東工學(xué)院的研究人員對(duì)冷鐓小規(guī)格螺釘用硬質(zhì)合金模具進(jìn)行了解剖分析，得出國產(chǎn)模具壽命低（200-400萬次）而日本模具壽命高（900-1000萬次）的秘密所在，其關(guān)鍵技術(shù)是在角度的設(shè)計(jì)上。即日本模在模芯底部與模套內(nèi)孔底面中心接觸部位采用了雙凸面設(shè)計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是能使受力最大的中心部位保證緊密壓靠，四周留下的空隙又可供過盈配合時(shí)，儲(chǔ)藏從孔壁擠出的多余金屬。沈陽橋梁廠對(duì)冷鐓M12螺母用的硬質(zhì)合金凹模，由原來的六角設(shè)計(jì)改為六瓣編裝鑲套組合起來使用。其平均壽命 50萬件／模，高的達(dá) 120萬件／模。筆者認(rèn)為這種設(shè)計(jì)比較合理，一是因?yàn)樗�比整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模節(jié)約硬質(zhì)合金；二是它裝配簡單；三是模具更換容易，損壞一瓣可更換一瓣。
　　2．加工與裝配技術(shù)對(duì)硬質(zhì)合金模具的影向
　　硬質(zhì)合金模具的尺寸精度和形位精度是靠磨削來實(shí)現(xiàn)的。由于對(duì)硬質(zhì)合金的磨削力是對(duì)一般鋼材磨削力的2-3倍。所以要求磨床的動(dòng)力要大，剛性要高，就我國目前的機(jī)床水平，還沒有加工硬質(zhì)合金的專用磨床。故常造成加工誤差，誤差的累積效應(yīng)將嚴(yán)重的損傷模具的使用壽命。 在電火花加工過程中，由于放電的瞬間模具材料受到高達(dá)10000 C左右的高溫作用和液體介質(zhì)的作用，會(huì)使表層發(fā)生金相組織的變化，還有可能滲碳（工作液中的碳），滲金屬（銅鎢電極），甚至出現(xiàn)顯微裂紋等，無疑影響壽命。 鑲套是為了使合金能承受更大的沖擊和擠壓負(fù)荷，不論是熱壓鑲套還是冷壓鑲套，間隙要求都很嚴(yán)。一般冷壓鑲套選擇0．03-0．05mm的過盈量，熱壓鑲套為 0．08-0．10mm，型腔套的加溫取700-800C，硬質(zhì)合金取300C左右。熱壓完成后，放人600C箱式爐中保溫Zh，以消除應(yīng)力。
　　硬質(zhì)合金的焊接也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，一般采用釬焊的較多。湖南省冶金材料研究所曾為西安飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司研制了一種鎳基釬焊料，在真空爐中釬焊硬質(zhì)合金收到良好效果。

三、非標(biāo)硬質(zhì)合全和新型硬質(zhì)合金模具應(yīng)用現(xiàn)狀
　　1．非標(biāo)硬質(zhì)合金模具毛坯應(yīng)用狀況
　　所謂非標(biāo)是指未列于國家標(biāo)準(zhǔn)中的異型毛坯。這方面用得較多的是無磁模、級(jí)進(jìn)模等。
　　無磁模一般選YG15或YG20硬質(zhì)合金制作。如四川899廠就用 YG15來制軟磁壓模。江西光學(xué)儀器總廠就用YG20和 YG20C作軟磁鏡面沖載模。在沖載鎳基合金IJ50時(shí)，鏡面平行度＜0．005mm，粗糙度Ra＜0．2卜m，改用沖載技術(shù)后比研磨加工效率要高出幾十倍。自貢無線電一廠用YWC無磁硬質(zhì)合金作軟磁材料成型模，壽命達(dá)50-100萬次。 無論是單工位還是多任務(wù)位級(jí)進(jìn)模，大多選YG15、YG20和YG20C為主，也有選鋼結(jié)合金的。如上海手表廠用硬質(zhì)合金制作的分輪片組合級(jí)進(jìn)模，在 300-400次／min的沖速下工作了216萬次，生產(chǎn)高精度合格產(chǎn)品400萬個(gè)。定子級(jí)進(jìn)模也以300次／min的速度生產(chǎn)合格產(chǎn)品近 100萬個(gè)。南京長江機(jī)器廠的電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵芯沖模刃磨1次可沖50萬次，總壽命達(dá)5000-6000萬次。江蘇華晶電子集團(tuán)的硬質(zhì)合金多任務(wù)位級(jí)進(jìn)模，在沖速400－600次／min下沖裁引線框架材料，總壽命約5000萬次。大連電機(jī)廠的電器插件產(chǎn)品級(jí)進(jìn)沖裁模，改用國產(chǎn)硬質(zhì)合金后，使用壽命在7000萬次以上，時(shí)間達(dá) 2年多。
　　近些年來，粉末冶金制品成形模、整形模也開始選用硬質(zhì)合金材料。如YGS成形模每付可壓70萬件產(chǎn)品，而鋼模僅1000次／副，高鉻鋼5000件／副。滬州長江機(jī)械廠用YGS做雙金屬軸套整形模，壽命達(dá) 100萬件以上，而GCr15鋼模壽命僅 1000件。

四．新型硬質(zhì)合全模具材料的開發(fā)
　　在開發(fā)新型硬質(zhì)合金材料上，前幾年以鐵鎳代鉆為熱門。如湖南省冶金材料所開發(fā)的相當(dāng)于 YG、YG20、YG25的高強(qiáng)韌性硬質(zhì)合金，在用于冷鐓模、冷擠壓模等方面收到較好的效果。天津硬質(zhì)合金研究所也以鐵鎳代鉆研制了相當(dāng)YG（15-20）的硬質(zhì)合金模具材料，在標(biāo)準(zhǔn)件的滾鍛、鋼球冷鐓方面與YG20效果相當(dāng)。 近幾年來新的研究熱門是細(xì)晶、超細(xì)晶，甚至納米晶硬質(zhì)合金和梯度硬質(zhì)合金。梯度硬質(zhì)合金又有成分梯度、組織結(jié)構(gòu)梯度等，此外也有用金屬熔液滲透處理方法來生產(chǎn)梯度硬質(zhì)合金的，如梯度硬質(zhì)合金頂錘等。細(xì)晶和超細(xì)晶硬質(zhì)合金也已面市，如細(xì)晶YGS拉絲模在拉制＜φlmm的鋼絲時(shí)，是一般拉絲模的3倍。此外，還有鑲鑄、鑲嵌硬質(zhì)合金熱作模具，在軋管與線材軋制方面取得了很好的效果。