易切削塑料模具钢发展及展望
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国内模具钢市场分析与展望提示:(一)国内模具钢消费情况随着全球经济产业结构调整,制造业等传统工业由于欧美市场的日趋饱和,劳动成本逐年跳高,利润减少,重心向发展中国家转移。
我国劳动力资源丰富、便宜,所以,中国的模具潜在市场很大,决定了中国必然将发展成为模具制造大国,在世界模具产值中,比例显著提高,模具钢的用量也在显著增加。
可以认为 20世纪90年代,是我国模具行业发展较快的年代,从1988---2001年我国产模具产值增长10倍。
根据世界模具协会(ISTMA)的统计资料,世界各国及地区的模具产值排名及所占比例如下:1、日本40.8%;2、美国20.4%;3、德国9.1%;4、意大利4.7%;5、法国4.7%;6、韩国4.6%;7、中国台湾4.3%;8、英国4.1%;9、加拿大3.3%;10、西班牙1.7%;11、保加利亚0.7%;12、荷兰0.5%;13、比利时0.5%;14、芬兰0.3%;15、阿根廷0.3%;16、瑞士;17、瑞典。
1996至2002年间,中国模具制造业的产值折合50多亿美圆,按模具总量排名,中国紧随日本、美国,位居世界第三。
近几年,中国模具工业技术水平取得了长足的进步,模具制造水平不断提高。
一些骨干模具生产企业开始使用高速加工技术,这都为国产模具钢提供了一个现在的大市场,带动了国内模具钢的产量、品种、规格及品质水平的提高。
近十多年来,我国冶金行业研制开发和引进了大量的品钢种,如美国的 ASTM标准的A2、D2、H13、H10、H11和P20、01、S5、S7等,瑞典的718、8407及日本的SKD11、SKD61、PMS钢等,以满足模具行业的需求。
然而,国产模具钢仍不能全部满足国内模具市场的需求。
首先,由于合金模具钢在品种、质量、尺寸规格及性能等方面还与国际先进水平还有一定的差距,导致我国每年有40%的中高档模具必须从国外进口。
从调查来看,模具制造厂家希望国产模具钢具有优异的力学性能,同时具有良好的工艺性能和综合性能,并针对模具服役的工况,要求模具钢有较高的耐用度,使模具能达到较高的使用寿命。
国内模具钢市场现状及展望前言模具是工业生产的基础工艺装备,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。
75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型,绝大部分塑料制品也由模具成型。
作为国民经济的基础工业,模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业,应用范围十分广泛。
随着全球经济产业结构调整,制造业等传统工业在欧美市场的日趋饱和,劳动成本逐年提高,利润减少,重心向发展中国家转移。
我国劳动力资源丰富、便宜的优势逐渐显示出来,目前国家鼓励扩大国内需求,国内的模具潜在市场很大,决定了中国必然将发展成为模具制造大国,使用量在世界模具产值中比例显著提高,最终将使模具钢的用量显著增加,模具钢的生产技术也不断提高。
1国内模具市场分析1.1国内模具行业介绍国内模具钢市场的主要使用行业有:汽车摩托车行业:汽车行业是模具使用的主要使用行业之。
各种汽车、农用车、摩托车及工程车辆的模具市场约占市场总量的1/3左右,主要是冷作模具、塑料模具和热作模具。
其中汽车方面主要是大中型冲压模具和塑料模具及铸造模和精锻模,摩托车大部分是中小型冷冲模具、压铸模具和塑料模具。
这一市场所需的模具钢约占总量的1/4左右。
家用电器行业:目前我国家用电器产量已跃居世界前列,十几年来迅速发展的电冰箱、洗衣机、空调器、微波炉等产品已大量出口。
家电生产需大量塑料模具和冷冲模具,特别是大型塑料模具。
这一市场所需的模具钢约占总量的20%左右。
电子及通讯设备行业:电脑、手机、电子设备等电子通讯行业设备都需要大量的模具,特别作为朝阳行业的IT每年成倍高速地发展,其中精密冲压模具和精密塑料模具,约占模具市场的20%左右。
建材行业:房地产业需要大量建筑塑料型材,塑钢门窗、PVC:水管生产,需要大量大中型优质寿命模具,其中尤以塑料和铝合金型材挤压模为主。
铝合金型材挤压模每年消耗热模钢约占热模钢总量的50%。
塑料制品行业:随着工业的发展,塑料产品也得到了大量的应用,其中工业塑料将为我国重点支持优先发展产业,优质镜面塑料模具钢,镜面耐蚀塑料模具钢及高硬度塑模钢需求量很大。
塑料模具扁钢的新材料研发与应用前景展望随着现代工业的快速发展,塑料模具在各个领域中的应用越来越广泛。
而作为模具的重要组成部分,扁钢在塑料模具制造中扮演着至关重要的角色。
传统的扁钢材料在使用过程中存在一些弊端,例如耐磨性差、导热性能不佳等。
因此,研发新材料来替代传统的扁钢材料成为了当下的热点问题。
本文将对塑料模具扁钢的新材料研发与应用前景进行展望。
塑料模具扁钢的新材料研发是一个既具有挑战性又充满潜力的课题。
在传统的扁钢材料中,常用的有冷作模具钢、硬度强化模具钢、耐冲击模具钢等。
然而,这些材料在一些特殊工况下的性能表现并不理想,如强酸碱环境下的腐蚀性能、高温工况下的热稳定性等。
因此,开展新材料的研发势在必行。
当前,许多研究人员从材料加工、组织结构以及合金设计等方面入手,寻找新材料使其具备更好的性能。
例如,一些研究者通过合金化改变扁钢的成分比例,增加合金元素的含量,从而提高材料的硬度和耐磨性。
此外,还有一些研究者通过改变材料的热处理工艺,调控材料的晶粒大小,进一步提高材料的力学性能和耐磨性。
除了材料本身的改进外,还有一些研究者将目光聚焦在涂层技术上。
通过在扁钢表面涂层,可以增加材料的表面硬度、抗腐蚀性能和耐磨性。
此外,还可以根据具体应用需求,选择不同类型的涂层材料,例如钛涂层、钨涂层、氮化物涂层等,以进一步提升材料的性能。
新材料的研发离不开实践应用。
在塑料模具的制造过程中,对新材料进行应用前景的展望也是至关重要的。
首先,新材料需要满足制造工艺的要求。
在模具制造过程中,扁钢需要经历多道工序,包括锻造、淬火、回火等。
因此,新材料应具备较好的加工性能,以确保扁钢在制造过程中不易变形或受损。
其次,新材料需要具备优异的耐磨性能,以应对不同工况下的磨损。
塑料模具在使用过程中,往往会受到高频次的冲击、摩擦等作用,因此耐磨性是评价材料性能的重要指标。
此外,新材料还需要具备良好的导热性能,以提高模具的散热效果,确保塑料制品的质量。
2024年塑胶模具钢市场发展现状引言塑胶模具钢是用于制造塑料制品的模具材料,广泛应用于电子、汽车、家电、医疗器械等领域。
随着塑料制品需求的增加,塑胶模具钢市场也越来越重要。
本文将对塑胶模具钢市场的发展现状进行分析。
塑胶模具钢市场规模塑胶模具钢市场在近年来持续增长。
据统计数据显示,2019年全球塑胶模具钢市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将达到XX亿美元。
这主要归因于塑料制品需求的增加,尤其是汽车和电子行业的快速发展。
市场竞争格局目前,全球塑胶模具钢市场竞争激烈,主要厂商包括XX公司、XX公司和XX公司等。
这些企业拥有先进的生产技术和丰富的经验,能够提供高品质的塑胶模具钢产品。
此外,一些新兴企业也在市场上崭露头角,通过不断创新和研发,取得了一定的市场份额。
市场驱动因素塑胶模具钢市场的发展受到多种因素的驱动。
首先,汽车和电子行业的快速增长带动了对塑胶模具钢的需求增加。
其次,新兴市场国家的发展也促进了全球塑胶模具钢市场的扩大。
此外,国际贸易的自由化和全球化也为塑胶模具钢的进出口提供了更多机会。
市场挑战和机遇尽管塑胶模具钢市场发展迅速,但仍面临一些挑战。
首先,原材料价格的波动对市场造成一定压力。
其次,市场上存在着一些不合格产品的竞争,这给消费者的选择带来了一定困扰。
然而,市场也面临着巨大的机遇。
随着新材料技术的发展以及对高品质塑胶模具钢需求的增加,市场上将会出现更多创新产品和解决方案。
市场前景及发展趋势展望未来,塑胶模具钢市场依然具有良好的前景。
随着全球塑料制品需求的增加,对塑胶模具钢的需求也将继续增长。
此外,技术的不断创新和进步将推动市场的发展,例如3D打印技术的应用将为塑胶模具钢市场带来更多机遇。
同时,环保意识的增加也将促使市场向更绿色、可持续发展的方向发展。
结论塑胶模具钢市场正呈现出快速发展的趋势,市场规模不断扩大。
市场竞争激烈,但也面临一些挑战和机遇。
展望未来,塑胶模具钢市场前景广阔,将继续受到汽车、电子等行业的推动,同时技术创新和环保意识也将对市场发展产生积极影响。
塑胶模具钢行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Title: Analysis of the Current Market Status of Plastic Mold Steel Industry and Future Development Trends in the Next Three to Five YearsAbstract:The plastic mold steel industry plays a crucial role in various manufacturing sectors, including automotive, electronics, and consumer goods. This report aims to analyze the current market status of the plastic mold steel industry and predict its future development trends in the next three to five years. By examining key factors such as market demand, technological advancements, and industry competition, we can gain insights into the opportunities and challenges that lie ahead for this industry.1. IntroductionThe plastic mold steel industry has witnessed significant growth in recent years, driven by increasing demand for high-quality plastic products across various sectors. Thisindustry primarily provides steel materials used in the manufacturing of plastic molds, which are essential for shaping plastic products with precision and durability.2. Market Analysis2.1 Current Market StatusThe plastic mold steel market has experienced steady growth, primarily driven by the rising demand for plastic products worldwide. The automotive industry, in particular, has been a major contributor to this growth, as it extensively uses plastic components in vehicle manufacturing. Additionally, the electronics and consumer goods sectors have also contributed to the demand for plastic mold steel.2.2 Market DemandThe demand for plastic mold steel is expected to continue growing in the next three to five years. Factors such as urbanization, population growth, and increasing disposable income are driving the demand for plastic products. Moreover, the trend towards lightweight and eco-friendly materials in various industries further boosts the demand for plastic mold steel.3. Technological AdvancementsThe plastic mold steel industry is witnessing rapid technological advancements, which are enhancing the quality and efficiency of plastic molds. Innovative technologies, such as 3D printing and computer-aided design (CAD), are revolutionizing the manufacturing process, allowing for more complex and precise mold designs. These advancements are expected to continue in the next few years, further improving the performance and durability of plastic mold steel.4. Industry CompetitionThe plastic mold steel industry is highly competitive, with several key players dominating the market. Major steel manufacturers are continuously investing in research and development to improve the quality and performance of their products. Additionally, collaborations and partnerships with mold manufacturers and end-users are becoming increasingly important to gain a competitive edge in the market.5. Future Development Trends5.1 Growing Demand for High-performance SteelAs the demand for high-quality plastic products increases, there will be a growing need for high-performance plastic mold steel. Steel manufacturers will focus on developing steel grades with enhanced hardness, wear resistance, and corrosion resistance to meet the evolving requirements of the industry.5.2 Increasing Adoption of Advanced Manufacturing TechnologiesThe adoption of advanced manufacturing technologies, such as automation and robotics, will continue to rise in the plastic mold steel industry. These technologies enable faster and more efficient production processes, reducing lead times and costs. Manufacturers that embrace these technologies will have a competitive advantage in the market.5.3 Sustainable and Eco-friendly SolutionsWith the growing emphasis on environmental sustainability, the plastic mold steel industry will witness a shift towards eco-friendly solutions. This includes the development of steel materials with reduced carbon footprint and the implementation of recycling and waste management practices within the industry.6. ConclusionThe plastic mold steel industry is expected to experience significant growth in the next three to five years, driven by increasing demand for high-quality plastic products across various sectors. Technological advancements and growing competition will shape the industry's future, with a focus on high-performance steel, advanced manufacturing technologies, and sustainable solutions. By staying up-to-date with these trends, industry players can seize opportunities and overcome challenges in this dynamic market.中文回答:标题:塑胶模具钢行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告摘要:塑胶模具钢行业在汽车、电子和消费品等各个制造业领域起着至关重要的作用。
塑料模具市场前景分析1. 引言塑料模具是一种用于制造塑料制品的工具。
随着塑料制品需求的增加,塑料模具市场也在不断扩大。
本文将对塑料模具市场的前景进行分析。
2. 市场现状目前,塑料模具市场呈现出以下几个特点: - 市场规模不断扩大:随着现代工业的发展,塑料制品的应用领域越来越广泛,从日常生活用品到汽车零部件等各个行业都需要大量的塑料制品,因此塑料模具市场的需求一直保持增长态势。
- 技术水平提升:随着科技的进步,塑料模具制造技术不断创新,从传统加工方法到数控加工技术的应用,有效提高了生产效率和产品质量,进一步推动了市场的发展。
- 全球市场竞争激烈:塑料模具市场竞争激烈,国内企业在技术和管理方面也逐渐提高,但与国外企业相比仍存在一定差距。
3. 市场前景分析塑料模具市场的前景积极向好,主要体现在以下几个方面:3.1 市场需求持续增长塑料制品在各个行业中的应用广泛,如建筑、家电、医疗等。
随着人民生活水平的提高,对塑料制品的需求将不断增加,进而带动塑料模具市场的发展。
3.2 技术创新推动市场发展随着科技的不断进步,新材料和新工艺的应用给塑料模具带来了更高的要求。
通过引进和自主创新,提高生产工艺和产品质量,有助于塑料模具企业在市场竞争中占据优势地位。
3.3 国家政策支持塑料模具作为工业制造的重要组成部分,得到了国家政府的大力支持。
政府在促进工业转型升级、提高创新能力等方面出台了一系列支持政策,为塑料模具市场的快速发展提供了有力保障。
3.4 绿色环保意识的提高随着全球环保意识的不断提高,对塑料制品的回收再利用和替代需求也在增加。
这对塑料模具市场来说是一个机遇,企业可以通过研发环保型模具来满足市场需求。
4. 市场挑战与对策塑料模具市场在发展过程中面临一些挑战,如市场竞争激烈、技术创新压力等。
为了应对这些挑战,塑料模具企业可以采取以下策略: - 不断提升技术水平,加大研发投入,提高产品质量和创新能力。
- 积极开拓国际市场,扩大出口,降低对国内市场的依赖。
H13模具钢市场前景分析引言近年来,随着工业的不断发展和国家经济的快速增长,模具行业得到了广泛关注。
作为模具制造的核心材料之一,H13模具钢在汽车、电子、机械等行业中有着广泛的应用。
本文将对H13模具钢市场的前景进行分析,旨在为相关产业提供参考。
1. H13模具钢的概述H13模具钢具有优异的耐热性、耐磨性和综合力学性能,是一种理想的模具材料。
它主要用于制造高负荷、高温工作环境下的模具,如压铸模、塑料模具等。
H13模具钢具有高韧性和高硬度的特点,在模具制造业中具有广泛的市场需求。
2. H13模具钢市场现状分析目前,H13模具钢市场呈现出以下几个主要特点:2.1 市场需求持续增长随着汽车、电子、机械等行业的不断发展,对高质量模具的需求也越来越大。
H13模具钢作为一种高性能材料,能够满足这些行业的需求,因此H13模具钢市场需求呈现出持续增长的态势。
2.2 技术升级与创新驱动市场发展模具制造技术的不断升级和创新,推动了H13模具钢市场的发展。
高精度、高性能的模具成为产业发展的重要推动力,而H13模具钢的优异性能使其成为制造这些模具的首选材料。
2.3 市场竞争格局日趋激烈随着市场需求的增长,H13模具钢市场的竞争也日趋激烈。
国内外众多模具钢制造商涌入市场,加剧了市场的竞争。
为了在竞争中立于不败之地,企业需要不断提高产品质量、降低成本,并不断推出具有竞争力的新产品。
3. H13模具钢市场前景展望基于对H13模具钢市场现状的分析,可以对其未来发展进行以下展望:3.1 市场需求持续增长的趋势将持续随着工业的快速发展,对高性能模具的需求将持续增长。
H13模具钢作为高性能模具材料的代表,将受益于市场需求的增长,并有望保持良好的销售增长态势。
3.2 技术进步将带动市场发展随着技术的不断进步,模具制造技术将越来越精细化、自动化。
这将进一步推动H13模具钢市场的发展,对材料性能提出更高的要求,并有望带动相关技术的创新和应用。
2024年模具钢市场需求分析引言模具钢是制造模具所必需的一种特殊钢材,广泛应用于汽车、电子、航空航天等工业领域。
随着工业发展的推动,模具钢市场需求不断增加。
本文将对模具钢市场进行需求分析。
市场背景模具钢市场是一个快速增长的市场。
随着工业化进程的加速,模具的需求量不断增加,推动了模具钢市场的发展。
同时,随着技术的进步,对模具钢的要求也越来越高,这进一步推动了模具钢市场需求的增长。
市场需求分析1. 行业需求模具钢的应用范围广泛,包括汽车制造、电子设备、航空航天等领域。
随着这些行业的快速发展,对模具钢的需求也在不断增加。
特别是汽车制造业的快速发展,为模具钢市场带来了巨大的需求潜力。
2. 技术要求随着工业技术的不断进步,对模具钢的质量和性能要求也越来越高。
模具钢需要具备高强度、高硬度、耐磨损等特性,以满足不同行业的需求。
因此,模具钢生产企业需要不断研发和改进技术,以提供更高品质的模具钢产品。
3. 市场竞争模具钢市场竞争激烈,主要有国内厂商和国际厂商两个方面。
国内模具钢生产企业在产品品质和价格上具有竞争优势,但在技术创新和品牌影响力方面相对较弱。
国际厂商则具有先进的技术和全球市场渠道,对国内企业构成竞争压力。
市场前景展望模具钢市场具有广阔的发展前景。
随着国家工业化进程的加速,模具的需求量将进一步增加,将推动模具钢市场需求的增长。
同时,随着工业技术的不断发展,对模具钢质量和性能的要求将不断提高,为模具钢生产企业提供了更多的市场机遇。
结论模具钢市场需求呈现出快速增长的趋势。
随着工业化进程的推动和技术要求的提高,模具钢市场将面临更大的市场机遇和竞争挑战。
模具钢生产企业应抓住机遇,加强技术创新,提高产品质量和竞争力,以满足市场需求,并不断拓展国内外市场,实现可持续发展。
以上就是对模具钢市场需求的分析。
2024年模具钢市场策略引言模具钢是模具制造过程中所使用的材料,广泛应用于汽车、家电、电子、塑料等行业。
随着经济的发展和工业技术的进步,模具钢市场呈现出巨大的潜力和机遇。
然而,由于市场竞争激烈和产品同质化的问题,2024年模具钢市场策略的制定变得尤为重要。
本文将讨论模具钢市场的挑战和机会,分析竞争对手的策略,并提出相应的市场策略。
模具钢市场的挑战和机会挑战•市场竞争激烈:模具钢市场存在大量的厂商,产品同质化严重,竞争非常激烈。
如何在激烈的竞争中脱颖而出是一个巨大的挑战。
•客户需求多样化:随着市场需求的不断变化,客户对模具钢的需求也在不断演变。
如何及时捕捉客户的需求并提供符合其需求的产品将是一个挑战。
•供应链管理困难:模具钢的供应链非常复杂,涉及原材料采购、加工、运输等多个环节。
如何优化供应链,降低成本,提高效率是一个挑战。
机会•市场需求增长:随着经济的发展和工业技术的进步,模具钢市场需求呈现出增长的趋势。
据预测,未来几年模具钢市场将继续保持稳定增长。
•技术创新带来机遇:新技术的应用将为模具钢市场带来新的机遇。
如3D打印技术、精密铸造技术等的发展将促进模具钢产品的创新。
竞争对手的策略分析产品差异化策略一些竞争对手采用产品差异化策略,通过开发具有特色的产品来与竞争对手区分开来。
他们不仅注重产品的品质和性能,还注重外观设计和功能创新。
价格战略另一些竞争对手采用价格战略,通过降低价格来吸引客户。
他们通常采用大规模生产和规模效应来降低成本,以提供更具竞争力的价格。
渠道拓展策略一些竞争对手通过拓展销售渠道来扩大市场份额。
他们积极开拓新的销售渠道,与经销商合作,提高产品的覆盖面。
市场策略提高产品质量和性能提高产品质量和性能是重要的市场策略。
通过不断改进工艺和技术,提高产品的耐磨性、硬度和精确度等性能指标,以满足客户对高品质模具钢的需求。
加强与客户的合作关系与客户建立紧密的合作关系是市场策略的关键。
了解客户的需求,提供定制化服务,及时解决客户问题,建立长期的合作伙伴关系。
塑料模具钢的发展现状及未来趋势分析报告一、引言塑料模具钢是模具制造业的重要基础材料,其质量和性能对模具制造的效率和精度具有关键影响。
近年来,随着塑料工业的快速发展,塑料模具钢的需求也在不断增长。
本报告将对塑料模具钢的发展现状及未来趋势进行详细分析,旨在为行业内的企业和研究人员提供有价值的参考。
二、塑料模具钢的发展现状2.1 国内外品牌及市场分布目前,全球塑料模具钢市场主要由德国、日本和中国主导。
其中,德国和日本在高端市场占据优势,而中国则在中低端市场具有较大份额。
国内的主要生产厂家包括宝钢、鞍钢、武钢等大型钢铁企业,以及部分专业化模具钢生产企业。
2.2 技术发展及产品质量近年来,国内外的塑料模具钢生产企业在提高产品质量和性能方面取得了显著进展。
主要技术包括冶炼、锻造、热处理等工艺的优化,以及新型合金元素的开发和应用。
这些技术的应用使得塑料模具钢的韧性、耐蚀性和耐磨性得到显著提高。
2.3 应用领域及市场需求塑料模具钢的主要应用领域包括汽车、电子、家电、玩具等产业。
随着这些产业的快速发展,塑料模具钢的市场需求持续增长。
特别是在新能源汽车、智能制造等领域,对高性能塑料模具钢的需求更加迫切。
三、塑料模具钢的未来趋势分析3.1 市场需求及增长动力预计未来几年,随着全球经济的复苏和新兴产业的发展,塑料模具钢的市场需求将继续保持增长。
其中,高性能、高质量的模具钢需求将更加突出。
同时,随着绿色生产和环保政策的实施,对低成本、环保型塑料模具钢的需求也将不断增加。
3.2 技术发展及创新方向未来,塑料模具钢的生产技术将朝着更加节能、环保、高效的方向发展。
具体来说,将更加注重冶炼技术的优化、新型合金元素的开发、热处理工艺的创新等。
此外,3D打印技术等新型制造工艺也将逐渐应用于塑料模具钢的生产中。
3.3 竞争格局及企业策略未来,随着市场竞争的加剧,企业将更加注重技术研发和产品质量。
同时,为了满足客户多样化的需求,企业还将加强定制化服务和综合解决方案的提供。
易切削塑料模具钢发展及展望李晓成1,2,3,吴晓春1,2,31.省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室(上海200444)2.上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室3.上海大学材料科学与工程学院【摘要】相对于普通塑料模具钢而言,易切削系产品的生产节奏更快,可节约成本以获得更好的经济效益。
本文系统地回顾了国内外易切削塑料模具钢的研发历史、现状和应用概况,并对其研究前景进行了展望。
关键词:塑料模具钢;易切削钢;加工性能中图分类号:TG659文献标识码:BThe Development and Future of Free-Cutting Plastic Mold Steel【Abstract】Contrasted with ordinary plastic mold steel,the manufacture rhythm of free-cutting product is faster and which can cost saving and obtain more economic benefits.In this article,the development history,actuality and application of free-cutting plastic mold steel of domestic and overseas are systematically reviewed and the research future is prospected.Key words:plastic mold steel;free-cutting steel;process ability1引言现今,工业发达国家的塑料成型用模具产值已在模具总产量中占首位,根据塑料品种在性能上的差异及形状尺寸、质量精度的要求,对模具钢材料要求主要包括适当的力学性能、良好的切削加工性能、较好的抛光、花纹蚀刻、耐蚀及焊接性能等[1]。
汽车业和大型家电制造业是塑料模具消费的重要用户,在此类模具的生产环节中,相对于模具钢模块生产成本,产品机加工所需的费用往往更高,在某些特殊产品制造中甚至可达到整个模具成本的80%,与此同时,产品生命周期的缩短和更新换代速度的加快倒逼着模具生产时间压缩,良好的机加工性能已成为判定模具钢材料质量的一个重要指标[2]。
与一般塑料模具钢相比,易切削系产品在机加工方面有明显的优势,如产品切削加工时易断屑、加工刀具寿命延长、产品表面光洁度高和加工时间减少等,能极大地降低加工成本,诸多有利因素也促使易切削钢的产量和品种不断增加,质量也在不断提高。
对此,中国模具工业协会在制定的《模具行业“十二五”发展规划产品发展重点》中指出:大力发展高性能模具材料,使之向制品化方向发展,尽可能缩短模具加工周期;朝模具钢的系列化和个性化方向发展,产品不断更新对模具钢的切削性能提出更高的要求。
为改善塑料模具钢的被切削性能,一般在材料加入各类适量的易切削元素,因此易切削相类别、形成和分布也是各国学者研究的重点。
2塑料模具钢易切削相分类调研相关文献可知,易切削钢中普遍添加一些易切削元素,如S、Sn、Pb、Bi、Ca、Cu、Ti、Mg等改善材料的切削性能[3~6]。
塑料模具钢作为一种需求量大但是价格相对低廉的模具产品,一方面需要材料拥有较好的机加工性能以获得更大的经济效益,另一方面在合金元素选择上需以廉价环保的元素作易切削相才可以降低制造成本,因此现阶段易切削注塑模具主要通过单独或复合添加S、Ca、Cu和少量稀土等作为易切削相形成元素。
2.1硫系S系易切削钢作为历史最早、品种最多、产量最高、应用最为广泛的材料,已有百年历史,因其价格相对低廉,现产量仍占整个易切削钢产品的70%以上[7]。
S含量在0.08%~0.35%时以机加工性能为主,可与钢中所含的锰形成MnS等硫化物夹杂,由于硫化物熔点较低且能破坏金属基体组织连续性,可起到应力集中、固体润滑、包裹减磨和刀具覆盖薄膜的作用[8,9],能有效地脆化切屑、减少刀具摩损和降低切削力。
虽然粗大的硫化物对易切削性能有利,但硫化物在变形时易形成粗大的条状夹杂,导致其综合机械性能尤其是横向性能较差,应用范围受到了限制。
所以国内外学者为改善硫引起的各向异性,通过复合添加Pb、P、Ca、RE、Te、Zr、Sn等对硫化物进行变性,以获得纺锤状及粒状硫化物,使其机加工性能和力学性能均得到提升[8,10,11]。
2.2钙系从上世纪60年代起由西德开始Ca系易切削钢相关方面的研究,我国则于上世纪70年代生产出第一批Ca系及S-Ca复合型易切削产品[12]。
研究表明Ca含量在0.001%~0.005%时能改善机加工性能,相对于硫化物夹杂,Ca在易切削钢中可产生一种低熔点的复合氧化物钙斜长石,该类夹杂在切削过程中会随温度升高而软化堆积,形成Belag物附着至刀具表面,抑制刀具磨损,此外硫钙复合添加后可形成纺锤形、圆形和椭圆形等多种形式的夹杂物,有利于改善材料的各向异性,使得产品获得优良的机加工性能[8,12,13]。
由于硫钙处理的材料成本较低且效果显著,之后的几十年内在S-Ca系产品得到了进一步发展,并产生了多种合金复合型添加方法,如S-Ca-RE、S-Ca-Pb、S-Ca-Sn、S-Ca-Mg、S-Ca-Ti等[14~17]。
2.3铜系研究者发现当富铜颗粒直径达到ϕ10~ϕ100nm 时,可作为塑性粘结剂和固体润滑剂减少补偿和摩擦副的磨损,特别是富铜颗粒弥散分布于材料基体中时能有效地减少刀具的磨损和提高切削性能[18]。
由于铜元素能提高材料的耐腐蚀性,可解决硫化物夹杂降低钢抗点蚀性能的问题,因此在塑料模具钢中经常采用添加铜和S-Cu复合添加的方式以改善产品的切削性能[19,20]。
日本研究者于本世纪初开始向钢中添加铜元素以提高钢的机加工性能,如日本大同和高周波株式会社已开发出一系列含铜易切削型塑料模具钢,如NAK55/80、CENA1、HPM、KAP系列产品[21]。
2.4稀土系稀土加入钢中,除了能净化钢液外还可改变夹杂物类型、形状、大小、数量、分布和结构,从而改善钢的机加工性和韧性。
常见的添加于易切削钢中的稀土元素包括Se,Te,Se,Ce等[22],早在上世纪80年代国内研究者就已经开始了相关研究[22,23],人们发现添加S-RE,可以有效地形成球状稀土类夹杂,并能通过化学反应和机械包裹作用减少硬质氧化物夹杂对切削性带来的不利影响。
但是稀土和硫等易切削元素添加比例的不同效果不一,某些条件下添加微量稀土不足以使得硫化物变性,反而会导致力学性能下降[8,22],因此只有通过合理的控制易切削钢中稀土元素比例,才可以有效地在不影响材料力学性能的同时提高切削性能。
3国外研发动态自上世纪20年代初美国研发易切削钢以来,经过百年的发展,英国、德国、苏联、瑞典和日本等国相继投入了易切削钢的生产和使用,特别是近十年发展迅猛,世界年产量已超过400万吨,大部分产品由发达国家生产和消耗,其中半数在美国和日本。
以日本为例,易切削钢每年产量保持在120万吨左右,现占日本特殊钢总产量的6.6%,彰显出举足轻重的地位[3]。
经过先进工业国家多年的努力,易切削钢标准已自成体系。
例如美国AISI标准中,易切削钢有31个牌号,日本JISG标准中有23个牌号,德国硫系易切削钢标准中有15个牌号[17]。
他们陆续推出各类产品完成更新换代并获得了巨大的经济利益,已经形成了富有特色的易切削塑料模具钢系列产品。
日本日立金属株式会社研发了以下两种易切削塑料模具钢。
(1)HPM7是P20改良Cu系预硬型易切削塑料模具钢,各元素的质量分数为:C(0.15%~0.18%),Mn (1.70%~2.10%),Cr(1.70%~2.00%),Si(0.15%~0.25%),V(0.08%~0.15%),Cu(0.25%~0.35%);由于合金含碳量较低,焊接性能优异。
一般用于大中型家电、汽车零部件和各种日用品模具中。
(2)CENA1是Cu系易切削塑料模具钢,各元素的质量分数为:C(0.04%~0.06%),Mn(0.4%~0.6%),Cr(3.5%~4.5%),Si(0.9%~1.5%),Ni(2.8%%~3.0%),Mo(0.8%~1.2%),Cu(0.40%~0.60%),Al (0.9%~1.2%);预硬处理后CENA1硬度可达40HRC,具有优秀的耐腐蚀性能和镜面加工性能,能大幅降低刀具交换频率和减少机加工之后表面洗磨的可能性。
一般用于自动化电器用品及汽车用品、家电及化妆品之中。
日本大同特殊钢株式会社研发了以下两种易切削塑料模具钢:(1)DH2F是耐腐蚀型易切削模具钢,各元素的质量分数为:C(0.35%~0.42%),Mn(0.50%~0.70%),Cr(4.50%~5.50%),Si(0.50%~0.70%),Mo (1.10%~1.30%),添加易切削元素。
预硬后表面硬度为37~41HRC,具有制造周期短、焊接、耐腐蚀和抛光性良好的特点,一般用于变形条件复杂的精密部件制造。
(2)NAK55是S-Cu系易切削时效硬化型塑料模具钢,各元素的质量分数为:C(0.14%~0.16%),Mn (适量),Cr(4.50%~5.50%),Si(0.25%~0.35%),Mo (0.20%~0.40%),Al(0.9%~1.1%),S(适量)。
预硬后表面硬度为37~43HRC,具有耐腐蚀、高硬度等特点,适用于精密部件制造。
日本高周波钢业株式会社研发了以下4种易切削塑料模具钢:(1)KAP90F是SKD61改进型Cu系易切削模具钢,各元素的质量分数为:C(0.38%~0.42%),Si (0.90%~1.10%),Mn(0.30%~0.40%),Mo(1.45%~ 1.65%),Cr(4.90%~5.20%),V(0.90%~1.1%),Cu (0.23%~0.28%)。
预硬硬度为38-42HRC,一般运用于压铸模和耐磨部件中。
(2)KAP65、KPM30和KPMAX是高周波针对不同的用户需求所研发的易切削系塑料模具钢系列产品。
其中KPMAX被称为高切削性泛用塑料模具钢,一般适用于汽车和大型家电产品,预硬出货硬度范围为27~32HS。
KPM30被称为高硬度易切削泛用型塑料模具钢,适用于大型成型制品,其预硬出货硬度为27~33HRC。
KAP65被称为高级易切削塑料模具钢,一般用于要求较高的模具产品。
瑞典Uddeholm公司研发了以下两种易切削塑料模具钢:(1)Ramax是在420基础上研发的S系易切削耐腐蚀塑料模具钢,各元素的质量分数为:C(0.11%~0.13%),Mn(1.20%~1.40%),Cr(12.50%~14.10%),Si(0.18%~0.25%),Mo(0.40%~0.40%),Ni (1.50%~1.80%),S(0.08%~0.12%),V(0.18%~0.25%)。