当您通过金属成形过程修改工件的形状、表面和材料属性时，您很可能会遇到材料报废和工作上严重划痕的问题。这通常是由于工件形成的模具表面粗糙度所致。常用的工具钢和合金，如钛铁合金，在短短100次循环后就开始迅速失去其低摩擦系数和表面粗糙度。这就要求在这种金属成型模具中使用更多能够保持低摩擦和粗糙度水平的创新材料。铝青铜已被证明是一种极好的刀具材料。在这里，我们将讨论这些材料之间的区别，以及铝青铜是如何上升到金属成型工具的最佳材料之一的。

图1所示。金属成形工艺(弯曲)。

金属成形工艺，如拉伸、挤压、轧制、锻造和弯曲，是制造业中的一些主要工艺。无论是热的还是冷的，这些工艺都利用局部压缩力来帮助工件变形成所需形状和表面的产品。当这些局部压缩力被施加在工件上时，在模具和工件之间的界面上产生了很高的接触压力。除此之外，由于摩擦和塑性应变，随着接触区域温度的升高，在滑动过程中开始产生高剪切应力。这样的条件造成了一些相对的转移软工件材料附着在较硬的模具表面，造成粘接现象。这反过来又增加了模具的表面粗糙度，这可能会对工件造成损坏，从而在其表面产生严重的划痕。

为了最大限度地减少这种问题的影响，通常使用润滑，因为它通过最大限度地减少摩擦和冷却工具来保持工具的几何形状和工作质量。后者有助于防止过热和不必要的硬度下降。但是，如果模具材料的硬度过高，表面光洁度不精确，润滑剂中混入硬颗粒，就很难避免划伤。为此，重点是模具材料及其性能。

刀具材料及其抗划痕性能

金属成形过程中的摩擦学性能是决定产品质量、刀具使用寿命和成形过程稳定性的重要因素。这取决于许多参数，最重要的是:

• 工件/刀具界面处的接触状态
• 接触压力
• 润滑液状况
• 表面拓扑

考虑到这一点，构成工具的材料的特性对许多这些参数有重大影响。金属成型工具中常用的材料有工具钢如P20、H13和D2，铁合金如铁钛合金，铝青铜如AMPCO^®25.

工具钢、铁合金、铝青铜

工具钢是一种碳素合金钢，其特点是韧性、硬度、耐磨性和耐高温。它们通常含有铬、钼、钨和钒等元素，这些元素有助于形成碳化物。例如，AISI P20是一种低碳(最大0.4%)模具钢，经过渗碳或氮化处理，用于低温压铸模具。AISI H13是一种铬热加工钢，由于其良好的韧性和抗疲劳性，更常用于热加工和冷加工工具。另一个例子是AISI D2，一种高铬冷加工钢，碳含量相对较高，旨在表现出高耐磨性和高淬透性。该工具钢主要用于高磨料磨损下的切削和变形工具。

另一方面，钛铁，顾名思义，是一种铁和钛的合金，含有零星的碳。它的钛含量在20%到75%之间，这取决于它的制造工艺。它被用于炼钢，因为钛通过稳定氧、碳、硫和氮的化合物，有助于最大限度地减少氧化剂的有害影响。

然而，这些材料是铁基合金，容易与不锈钢产品结合，上面提到的一种现象是，来自工件的颗粒倾向于迁移到较硬的工具材料并粘附在其表面。因此，模具的表面光洁度变得不那么光滑，表现出表面粗糙度的显著增加。粗糙的模具表面很容易刮伤工作产品，并导致严重的问题。

图2。用D2钢加工后表面状况不佳(划痕)的工件。(金属铝铁青铜)

出于这个原因，工程师们倾向于使用溶解性和与铁的附着力更小的更好的材料。铝铁青铜^®25从铝铁青铜的金属例如，是一种铜基合金，与铁的溶解度(Cu: < 0.25 at%)明显低于铁基合金(Fe: > 400 at%)，附着力低，导热性好。除此之外，这种铝青铜合金具有很高的耐磨性和优异的机械性能，如高硬度、高抗压强度和优异的摩擦性能。所有这些都使它成为成形和拉深工艺中模具的理想材料。

图3。经AMPCO加工后无划痕的工件^®铝青铜。(金属铝铁青铜)

下图显示了钛酸铁、工具钢(经过硼化)和AMPCO之间的直接比较^®在表面粗糙度和每次射击的摩擦系数方面为25。AMPCO的优势^®25是非常明显的，因为钛酸铁和工具钢的粗糙度和摩擦系数在大约100次循环后开始急剧增加。然而,铝铁青铜^®25保持最小的表面粗糙度(优良的光洁度)和稳定的摩擦系数，即使在10,000次射击后。

图4。钛酸铁合金、硼化钢和AMPCO中每丸数的表面粗糙度和摩擦系数的变化^®25.(金属铝铁青铜)

虽然钛铁和硼化钢在前100次左右的使用中是有效的材料，但其表面粗糙度和摩擦系数的急剧增加使它们不够用，需要延长停机时间进行维护或更换。相反,铝铁青铜^®25不仅有助于延长工具的使用寿命，而且有助于在每个镜头中保持高质量的产品。

AMPCO的生产和性能^®25

铝铁青铜^®25可以用各种方法生产，包括连铸，离心铸造，砂铸造，锻造,挤压．

下表显示了多种AMPCO的不同材料性能^®25种材料根据其生产工艺，以及AMPCO的应用领域^®25擅长。注意抗压强度和硬度值的主要差异。

表1。多个AMPCO之间的属性比较^®25种材料根据他们的生产工艺。

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