不銹鋼制品拉伸模具材料一直沿用合金鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鋼(Cr12、W18Cr14V)等。這些模具材料與不銹鋼(如SUS304、SUS430等)有較大的互溶性,容易在制品與模具之間發(fā)生粘著,降低模具壽命,在工件表面產(chǎn)生劃痕滑傷,不僅嚴(yán)重影響不銹鋼制品的表面質(zhì)量,而且提高產(chǎn)品的拋光成本。甚至有時(shí)由于工件與模具之間劇烈摩擦,還會(huì)在工件與模具之間發(fā)生冷焊現(xiàn)象,使模具報(bào)廢。因此,尋求一種新的材料克服拉伸不銹鋼制品出現(xiàn)的表面劃傷、劃痕、拉裂,使拉伸壓延制品表面光滑不破損,易于拋光是今后不銹鋼制品模具材料的研究和發(fā)展方向。
國(guó)外在這一方面的研究相對(duì)比較成熟,例如我國(guó)板式換熱器行業(yè)引進(jìn)TS4銅基合金模具擠壓1Cr18Ni9Ti或0Cr18Ni9Ti等材質(zhì)的不銹鋼板,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與T60-2模具相比,TS4銅基合金模具拉伸30000件,產(chǎn)品破損率為0.1%。拉伸150000-200000件修模一次,而用鑄鐵模具拉伸50-100件就得修模,且使用TS4銅基合金模具拉伸的產(chǎn)品表面無(wú)滑痕、劃傷、產(chǎn)品后續(xù)拋光容易進(jìn)行,產(chǎn)品的一級(jí)品率由使用鑄鐵模具的80%提高到98%。使用該種材質(zhì)的模具對(duì)于價(jià)格較高的不銹鋼產(chǎn)品,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。但進(jìn)口各種成品模具的費(fèi)用相當(dāng)昂貴。
采用銅基合金之所以可以避免不銹鋼拉伸過(guò)程中拉傷問(wèn)題是由于銅基合金材料本身的先天性優(yōu)越性因素決定的。在硬度上雖然TS4銅合金最高硬度只能達(dá)到HRC43左右,硬度遠(yuǎn)不及鋼模熱處理后的HRC60度以上,但是由于TS4銅合金材料的耐磨性能與硬度的關(guān)系本身并不是一種簡(jiǎn)單的直線線性函數(shù)關(guān)系,而是一種有極值的曲線關(guān)系,我們通過(guò)摩擦實(shí)驗(yàn)測(cè)的,TS4銅合金在硬度HRC41~HRC43之間其耐磨性能最好達(dá)到峰值,當(dāng)硬度超過(guò)HRC45之后,其耐磨性能又呈現(xiàn)向下減弱的趨勢(shì);另外更重要的一點(diǎn)是,銅基合金因?yàn)楸旧砭哂蟹浅:玫臐B油性能及其拉伸過(guò)程中與不銹鋼件之間極小的摩擦系數(shù),即我們稱(chēng)之為的滯潤(rùn)滑性,所以它的耐磨性能是優(yōu)于普通熱處理后的鋼模的,因此TS4銅合金在硬度HRC41-43之間已經(jīng)完全可以滿足薄板(拉伸件厚度小于1.0mm)不銹鋼淺拉伸,而且可以完全解決拉伸過(guò)程中產(chǎn)生的拉傷拉毛現(xiàn)象。