GGG70L与EN-JS2070为同种材料,按照国际惯例采用其新名称EN-JS2070。合金铸铁由于其组织中的石墨具有自润滑作用,能有效减轻拉延过程中的摩擦,同时可通过表面淬火提高易磨损区域的硬度,满足走料部分高硬度、高耐磨的要求,材料成本及加工成本较低,因此广泛应用于拉延模具、翻边整形模具等工作件中。国外标准中EN-JS2070可应用于2.0~2.5mm的拉延模具。国内合金铸铁MoCr应用较为广泛,近年来又发展了 EN-JS2070(GGG70L)、TGC600、GM338等合金铸铁材料,其中 TGC600为丰田牌号,主要用于整体修边、翻边凸模、落料镶块等,由于国内用量少、价格高,整体修边时不利于模具的调试及维护,项目无特殊要求时很少使用;GM338 性能低于EN-JS2070,用量少,价格高,项目无特殊要求时,不使用;MoCr因其合金灰铁的材料特性,型面麻坑等铸造缺陷很难消除。因此,注重 ENJS2070的技术进步,率先增加EN-JS2070金相组织要求,改变铸造余量,与铸造企业合作推动ENJS2070铸造质量的提高,将MoCr 与EN-JS2070进行对比分析,扩大EN-JS2070的应用范围,将ENJS2070应用于1.8 mm的拉延模具,引领并推动铸造行业及模具行业的发展。
MoCr在国内应用广泛,EN-JS2070应用时间短,国内的技术水平低,一段时间内无法达到附体试棒抗拉强度650MPa、珠光体含量85%的水平,通过将国外标准余量进行更改,增加金相组织要求等措施,在铸造厂的配合下,EN-JS2070珠光体含量由65%提高到75%~80%,接近先进国家的标准水平。
金相组织要求。EN-JS2070金相组织要求见表1。以某铸造厂为例,对EN-JS2070没有金相组织要求时,抗拉强度平均为580 MPa左右,增加金相组织特别是珠光体含量要求后,抗拉强度平均为640 MPa以上。
实型余量对铸件型面质量的影响
铸造厂采用冷铁方案加速表面冷却,确保加工后不出现缺陷且材质致密。由于冷铁的冷却效果范围有限,型面在能去除铸件黑皮的前提下,加工量越少,铸件表面质量越好,实型余量为10mm时,在保证合理的加工量的同时冷铁效果又好。冷铁与模型不贴合或加工余量过大时,冷铁冷却效果差,加工后易出现材质不致密,甚至产生缩松缺陷,因此应避免此情况发生。当铸件加工余量过大时,铸型和冷铁对表面的激冷作用有限,机械加工会去除具有较好组织和性能的铸件表面部分,而使铸件内部成为工作表面,增加了工作表面出现缺陷的几率。
按一般经验,局部深窝按孔深与孔径比,实型不应做出深窝,但局部壁厚过厚,造成铸造缺陷。顶料窝为模具典型结构,修改实型标准,要求实型做出深窝,同时遇到类似问题提醒铸造厂家采取措施,避免局部壁厚过厚出现的铸造缺陷。
对比MoCr与EN-JS2070抗拉强度和微观组织
MoCr 铸铁附体试棒的抗拉强度,ENJS2070附体试棒的抗拉强度见图。根据数据可知,国产MoCr铸铁附体试棒的平均抗拉强度为283MPa,EN-JS2070 的平均抗拉强度648 MPa,因此 EN-JS2070性能远高于MoCr铸铁。
MoCr 铸铁片状石墨交汇处易出现石墨疲劳剥落形成麻坑,用于拉延或翻边模具时易造成板料表面拉毛,严重影响模具及制件面品质量,MoCr铸铁烧焊性能差,不利于模具的更改及维护,因此EN-JS2070 GGG70L代替MoCr铸铁,广泛用于外板拉延、翻边凸模、深拉延模具。但由于 MoCr 铸铁比 EN-JS2070 价格低 30%以上,因此 MoCr 铸铁仍然用于内板拉延模及翻边凸模等。
EN-JS2070使用范围
a.外覆盖件如侧围、翼子板、发罩外板、后背门外板、顶盖等,双槽模如发罩内、外板在同一套拉延模具中,采用同样的材料EN-JS2070。
b.深拉延模具如轮罩、中地板等拉延模具采用EN-JS2070。
c.国内EN-JS2070用于普通钢板,即板料抗拉强度≤440 MPa,料厚1.5 mm、1.6mm拉延模。
d.国内EN-JS2070用于普通钢板,即板料抗拉强度≤440 MPa,料厚 1.8mm拉延模凹模、压料圈采用EN-JS2070,局部镶入Cr12MoV 镶块,满足冲压产品要求及模具使用要求。避免大量Cr12MoV 镶块的应用,减少材料成本、加工成本,缩短周期。
通过对某工厂冷冲压模具合金铸铁的应用发展情况进行总结,获得以下主要结论。
a.对于EN-JS2070 而言,珠光体含量对于力学性能起到重要作用,当含量为 75%~80%时,材料力学性能较为优异。
b.实际 EN-JS2070铸件必须控制合理的加工余量,加工余量过大会造成工作面晶粒粗大,铸造缺陷增加,而具有较好性能的铸件表面层被加工掉。
c.实型加工过程中,必须针对具体的形状合理选择刀具才能保证合理的加工余量。
d.EN-JS2070 材料结合有效的涂层技术能够进一步扩大使用范围,缩短模具设计制造周期。
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