模具钢的技术与开发

2002-11-20 00:00 来源: 我的钢铁 作者:mysteel
   摘  要 就模具在轻工业生产和国民经济中的地位进行了简要的论述。重点阐明了模具的基础材料―模具钢对模具制造水平的影响与作用。对目前国内模具钢在品种、质量、供应渠道等方面存在的问题进行了分析。提出了开发新的钢种、提高模具钢质量、疏通销售渠道的建议。
   关键词 模具钢  开发  应用  轻工业
  1  前言
  模具工业是国民经济的基础工业,模具是工业生产的重要工艺装备之一。随着科学技术的进步和工业的发展,模具的应用领域日益广泛,使用模具制造产品或零件已成为当今工业生产的重要手段和工艺发展方向。工业发达国家的模具行业在近40年中发展异常迅速,其模具产值不仅在增长速度,而且在产值绝对值上均超过了这些国家的机床行业。模具行业的迅速发展对促进这些国家工业的发展和新产品的开发起了至关重要的作用。我国的模具行业起步较晚,与先进国家相比无论在生产技术水平、生产管理水平还是模具材料等方面都有很大差距,致使我国生产在中高档产品用的模具大量进口,据海关统计资料1993年我国模具进口的金额达6.75亿美元,1994年进口7.65亿美元,1995年又增加到8.11亿美元。自1985年以来,增长了30多倍。这表明国内市场对中高档模具的需求很大。
   2  模具钢在轻工行业的应用
  轻工业是国发经济的重要组成部分。轻工产品大多是与人民生活密切相关的日消费品,随着国内消费需求、消费结构的新变化以及国际市场的进一步开拓,必将对轻工产品的质量、品种花色提出更高的要求。轻工系统44个行业生产的产品有近20万个品种系列,大多数与模具有关,如家用电器产品80%以上的零件,塑料加工业90%以上的产品都是由模具成型的。玻璃、陶瓷制品的生产以及玩具、钟表、自行车、缝纫机、日用五金等行业也都需要大量的模具。轻工系统需用的塑料模具占全国用量的60%以上,玻璃、陶瓷等模具占全国用量的80%以上。轻工系统对模具的年需要量以百万套计,是国内模具用量最大的工业部门之一。由于模具的质量、制造周期等直接关系到轻工产品的更新、质量的提高、花色品种的变化,也关联着轻工行业的经济效益,因此模具生产水平已成为衡量轻工业水平的重要标志之一。消费品的竞争是质量、档次、款式、花色的较量,对一些产品讲实际上是模具的竞争。发展和振兴轻工业,模具必须先行,随着科学技术的进步,大量塑料、玻璃、陶瓷配件已日益广泛地应用于汽车、电视、音响、建筑、运输等行业,因此轻工模具还涉及国民经济的其它部门和行业,所以发展轻工模具已不仅仅局限于轻工业的需要。
   3  模具钢的开发及存在的问题
  模具钢是制造模具的主要原材料,其质量、品种规格及供应周期等是影响模具制造水平的重要因素。因此,在解决模具设计、制造技术及增强加工手段的同时必须重视模具钢的技术开发、推广应用和探讨产、销、研、用市场一体化的工作。从而形成模具生产制造完善的一条龙,以使我国模具工业在较短的时间内赶上世界先进水平。多年来冶金系统科研、生产单位为此做了大量工作,取得了不少可喜的成果,特别是近几年来,轻工系统有关模具企业作为依托工程,参加了冶金部组织的国家重点企业技术开发项目“高效通用模具钢的技术开发”课题的工作,使冶金系统和模具行业和联系更加密切,这对模具行业的发展无疑起到了积极作用。
  从目前我国模具行业存在的问题分析,由于模具钢原因制约模具生产水平提高的主要因素有模具钢的质量、品种规格和供货渠道等方面的问题。
   3.1  品种规格不全、推广应用不利
  长期以来我国大量生产的八个钢号其中七个钢号是沿用前苏联50年代的老钢种;虽然近一二十年国内不少单位开发研制了一批新钢种,由于推广不力、宣传和技术指导不够或用户使用不当,而没能发挥新钢种的作用。“材适所用”的高效钢种在市场占有率比例不大,不少用户仍是有什么钢使什么钢,45、Cr12、40Cr钢等仍大量使用,而且大多是用圆棒材料锻打改制,造成能源加工工时浪费、降低成材率也影响了模具制造周期。由于使用钢号杂乱,使模具寿命较低,备模量较大,既浪费了工时又使总的价格提高。而一些大型、复杂、精密模具用钢(如洗衣机连体桶模具)不得不从国外进口。
  随着轻工业产品国内外市场的进一步开拓,轻工业产品对大型精密塑料模具用钢、塑料挤出模具用钢、陶瓷模具用钢日益增大,对钢材质量的要求愈来愈高,国产模具钢的品种质量在一定程度上已制约模具的国产化和轻工产品的发展。因此建议开发以下几种模具用钢。
   1) 大型精密塑料模具用钢
  随着家用电器、塑料卫生洁具和汽车行业的发展,使用大型、特大型塑料模具成型的产品越来越多(如洗衣机内胆、浴缸大型托盘、大型周转箱、汽车仪表盘、保险杠等)。由于模具要求有较高的精度、光洁度、硬度和力学性能,模具钢材在冷加工之前需经预硬化处理才能既保证模具的使用性能,又避免热处理变形;因此需冶金厂提供性能和质量均匀的预硬化大型精密塑料模具钢模块。
   2)塑料挤出模具用钢
  随着塑料的广泛应用,以塑代木、以塑代钢发展越来越快,塑料挤出模具产量急剧增加,由于挤出工艺过程是不间断的连续工作,要求模具钢具有较高的耐蚀性、耐磨性;目前国内尚没有专用塑料挤出模具钢材,急待开发。
   3)陶瓷模具用钢
  由于室内装饰业的发展,民用陶瓷产量急增,并向高表面质量的中高档产品方向发展。为此,需用高性能、高耐磨性、长寿命的陶瓷模具用钢,以提高陶瓷产品质量、劳动生产率和降低成本。
   3.2 冶金质量不稳定
  国产的通用型模具钢存在着冶金质量、热处理性能不稳定等问题,仅就塑料模具用钢P20举例就存在以下问题:
   1)切削性能较差。在调质状态下切削加工有一定困难,尤其是硬度在HRC36以上,铣加工困难更大。
   2)淬透性较差。在截面为700mm*700mm以上模块淬火后心部硬度低,造成型芯、型腔部位的硬度低,耐磨性差。
   3)抛光性差。由于模块截面硬度不均匀,尤其是硬度低的区域,抛光需反复进行,延长加工时间。
   另外P20钢国内各生产厂的质量差异较大,存在着统一质量标准的问题。建议冶金系统有关部门在进行提高模具钢等向性能、模具钢纯净度研究的同时,还应组织制定和宣贯模具钢的行业标准。
  3.3 销售渠道不畅
  由于模具制造企业规模小,模具又是单件或小批量生产,模具钢品种、规格多,用量小,要求供货及时,冶金企业批量规模生产的很难满足要求,致使供需矛盾成为制约模具工业发展和模具钢的科研成果转化为生产力的关键之一。而工业发达国家模具标准化、商品化程度高,普遍建有模具钢材零售商店且钢材品种、规格比较齐全,能及时解决零售问题满足用户需求。而国内目前缺少这一环节,钢厂的生产主要靠批量订货,不适应模具行业及模具生产的自身特点,不仅影响模具生产的周期,而且对合理使用钢材和推广性能较好钢材也靠成很大困难。另外模具钢深加工问题也很突出,多数模具企业主要依靠外协改锻成模板、模块,存在质量不稳定、材料利用率低、周期长、价格高等问题。
   4 建议和措施
  鉴于我国模具钢在产、销、研不能很好适应模具工业发展需要,以及总结“八五”国家经贸委组织的“高效通用型模具钢材的技术开发”课题实施中的经验和教训,充分表明要振兴我国的模具工业,模具钢的国产化是重要环节之一,而根据模具钢的市场特点,建议在“九五”期间着重抓“模具钢开发、应用及市场一体化”的创新工程。建立模具钢配料中心,疏通模具钢供销渠道;提高模具钢“材适所用”的程度,使模具钢的开发、生产、使用形成良性循环。
   当前我国模具钢材年需用量约13-15万t,模具钢的开发应用及市场一体化创新工程有很好的发展前景,如果“九五”期间国产模具钢的开发、生产和应用能有良性的循环,其质量、品种水平再进一步的提高,用户对模具钢的合理选材和用钢技术水平也有明显提高,量大面广的国产通用型模具钢产品基本上与国际接轨。对发展我国轻工、建材和汽车、机械工业将带来显著的社会经济效益,也是模具国产化和振兴我国模具工业一项有效措施。
作者:曹振平(中国轻工模具协会)、冯思浓(重庆塑料机械模具厂)


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