VDI 3388-2012 Materials for trimming and forming dies.pdf

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1、 ICS 25.100.01, 25.120.10 VDI-RICHTLINIEN Mrz 2012 March 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Werkstoffe fr Schneid- und Umformwerkzeuge Materials for trimming and forming dies VDI 3388 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version

2、 of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Produktionstechnik und Fertigungsverfahren VDI-Handbuch Produktionstechnik und Fertigungsverfahren, Band 3: Betriebsmitte

3、l Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgaben:03.99;01.10Entwurf,deutschFormereditions:03/99;01/10Draft,inGermanonlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutsc

4、herIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Gusswerkstoffe . 2 2.1 Gusseisen mit Lamellengrafit 2 2.2 Gusseisen mit Kugelgrafit 4 2.3 Stahlguss 6 2.4 Werkzeugstahlguss 8 3 Gewalzte und geschmiedete Sthle 12 3.1 Unlegierte Bausthle 12 3.2 Einsa

5、tzsthle 14 3.3 Vergtungssthle 14 3.4 Kaltarbeitssthle . 16 3.5 Schnellarbeitssthle 18 4 Nichteisenmetalle . 20 4.1 Bismut-Zinn-Legierungen 20 4.2 Feinzink-Legierungen 20 4.3 Kupfer-Zinn-Legierungen 20 4.4 Kupfer-Aluminium-Legierungen . 22 4.5 Kupfer-Zink-Legierungen 24 5 Kunststoffe 24 Schrifttum 30

6、 Preliminary note . 3 1 Scope . 3 2 Casting materials 3 2.1 Grey cast iron . 3 2.2 Spheroidal graphite cast iron 5 2.3 Cast steel 7 2.4 Cast tool steel . 9 3 Rolled and forged steels . 13 3.1 Non-alloy structural steel . 13 3.2 Case-hardened steels 15 3.3 Tempering steels 15 3.4 Cold working steels

7、17 3.5 High-speed steels 19 4 Non-ferrous metals . 21 4.1 Bismuth/tin alloys 21 4.2 High-purity zinc alloys . 21 4.3 Copper/tin alloys 21 4.4 Copper/aluminium alloys . 23 4.5 Copper/zinc alloys 25 5 Synthetic materials . 25 Bibliography . 30 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Sta

8、nd 2012-04 2 VDI 3388 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronisch

9、en Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtl

10、ich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie soll die Auswahl der Werkstoffe fr die Herstellung von Schneid- und Umformwerk-zeuge erleichtern und die Lagerhaltung vereinfa-chen. In Zweifelsfllen hinsichtlich des bestgeeigneten Werksto

11、ffs sollten die jeweils neuesten Normen oder an ihrer Stelle die Stahl-Eisen-Liste beachtet werden. Diese Vorschriften geben neben den Emp-fehlungen der Hersteller in vielen Fllen Hinweise auf weitere Behandlungszustnde, zustzlich ge-whrleistete Eigenschaften, Verarbeitungsmg-lichkeiten und Wrmebeha

12、ndlungen. Schlielich kennzeichnet der Geltungsbereich jener Vorschriften bereits weitgehend die spezifische Eignung von Stahlsorten fr bestimmte Anwen-dungsflle. Die Anwendung in den Spalten Eigenschaften und Verwendungszweck wurde auf einzelne, kenn-zeichnende Flle und Merkmale beschrnkt. Es sind d

13、ie Empfehlungen des VDI-Ausschusses Stanzerei-Growerkzeuge. Die Richtlinie beinhaltet keine Sonderwerkstoffe fr die Werkzeuge zur Warmumformung sowie PM-Sthle, die zur Herstellung hchstfester Blech-teile dienen. 2 Gusswerkstoffe 2.1 Gusseisen mit Lamellengrafit (siehe DIN EN 1561) Tabelle 1. Gusseis

14、en mit Lamellengrafit Nr. Werkstoffbezeichnung Legierungs-elemente in Gew.-% Eigenschaften Kurzname Werkstoff-nummera)Zugfestigkeitb)in N/mm2Hrtec)in HB 30 1 EN-GJL-250 EN-JL1040 250 160210 berwiegend perlitisches Gefge ca. 0,5 % Bruchdehnung sehr gut zerspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich

15、 gut thermisch randschichthrtbar (5256) HRC) plasmanitrierbar Hinweise Standardwerkstoff fr gegossene Werkzeugteile bei normaler Beanspruchung: Ober-, Unterteile, Treiber, Stempel- und Blechhalteraufstze, Teilauflagen Werkstoff fr Prototyp-Umformwerkzeuge a) Werkstoffnummern sind nach Norm-Zugfestig

16、keit definiert. b) Zugfestigkeit in getrennt gegossenen Probestcken. Werte nehmen mit steigender Wanddicke ab. c) Hrte Brinell im Anlieferungszustand auf der Arbeitsflche, mindestens 3 mm unter der Gusshaut gemessen. Hrtespannen fr werkzeugtypische Wanddicken, Hrtewerte nehmen mit steigender Wanddic

17、ke ab. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3388 3 Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guidelin

18、e VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensi

19、ng con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. 1 Scope The aim of this guideline is to make the selection of materials for the manufacture of large stamping dies and their storage easier. In any c

20、ases of doubt with regard to the best suit-able material, the respectively latest standards or, if not available, the steel-iron list should be observed. Apart from recommendations of the manufacturers, these regulations often provide information on further treatment states, additionally guaranteed

21、characteristics, processing options and heat treat-ments. Finally, the scope of those regulations already largely determines the specific suitability of steel grades for specific applications. The use in the columns Properties and Purpose of use has been restricted to individual characteristic cases

22、 and attributes. These are the recommenda-tions of the VDI Committee Large Punching Dies.The guideline does not include any special materi-als for the dies for hot forming and PM steels that are used for the manufacture of maximum-strength sheet metal parts. 2 Casting materials 2.1 Grey cast iron (r

23、efer to DIN EN 1561) Table 1. Grey cast iron No. Material designation Alloy elements in weight % Properties Short name Material numbera)Tensile strengthb)in N/mm2Hardnessc)in HB 30 1 EN-GJL-250 EN-JL1040 250 160.210 predominantly perlitic structure approx. 0,5 % elongation at rupture very well machi

24、nable built-up welding without pre-heating possible well suitable for thermal surface harden-ing (5256) HRC) suitable for plasma-nitriding Notes standard material for cast die parts exposed to normal stress: upper, lower parts, cotter keys, punch and blank holder attachments, component supports mate

25、rial for prototype forming dies a) Material numbers are defined according to standard tensile strength. b) Tensile strength in test specimens that have been cast separately. Values decrease with increasing wall thickness. c) Brinell hardness in the delivered state on the working surface, measured at

26、 least 3 mm under the casting skin. Hardness range for typical wall thicknesses of the die, hardness values decrease with increasing wall thickness. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3388 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 201

27、2 2.2 Gusseisen mit Kugelgrafit (siehe DIN EN 1563) Tabelle 2. Gusseisen mit Kugelgrafit Nr. Werkstoffbezeichnung Legierungs- elementeb) in Gew.-% Eigenschaften Kurzname Werkstoff- nummera)Zugfes-tigkeit in N/mm2Hrtec) in HB 30 2.1 EN-GJS-400-15 EN-JS1030 400 130180 ferritisches Gefge 15 % Bruchdehn

28、ung sehr gut zerspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich nicht thermisch randschichthrtbar plasmanitrierbar Hinweise dnnwandige, schwingend oder stoartig belastete, sowie deformations- und rissgefhrdete Teile (Niederhalter, Unterteile, Abstreifer, Konsolen, Oberteile etc.) 2.2 EN-GJS-500-7 EN-J

29、S1050 500 150200 ferritisch-perlitisches Gefge 7 % Bruchdehnung sehr gut zerspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich bedingt thermisch randschichthrtbar (4050) HRC) plasmanitrierbar Hinweise dnnwandige, schwingend oder stoartig belastete, sowie deformations- und rissgefhrdete Teile (Niederhalte

30、r, Abstreifer, Fllschieber etc.) 2.3 EN-GJS-600-3 EN-JS1060 600 170220 vorwiegend perlitisches Gefge 3 % Bruchdehnung gut zerspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich gut thermisch randschichthrtbar (5054) HRC) plasmanitrierbar Hinweise Werkstoff fr erhhte Belastungen oder dnnwandige, gewichtsre

31、duzierte Auslegung z. B. von Schiebern, Niederhaltern 2.4 EN-GJS-700-2 EN-JS1070 700 190240 perlitisches Gefge gut zerspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich sehr gut thermisch randschichthrtbar (5055) HRC) plasmanitrierbar Hinweise Werkstoff fr verschleibeanspruchte Gleitpaarungen wie Schiebe

32、r, Treiber Ziehwerkzeuge fr Bauteile mit geringer Ziehtiefe fr Klein- und Mittelserien a)Werkstoffnummern EN-JS20xx sind nach Hrtewerten definiert. Die in der Spalte Eigenschaften genannten Mindesthrtewerte mssen vom Lieferanten abhngig von der Bauteilwanddicke sicher-gestellt werden. Werkstoffnumme

33、rn EN-JS10xx sind nach Norm-Zugfestigkeit definiert. Hrtewerte werden nicht zur Beurteilung herangezogen. b)Legierungselemente als Richtwerte der magebenden Wanddicke im Arbeitsbereich des Gussstcks angepasst; empfehlend c)Hrtespannen fr werkzeugtypische Wanddicken; Hrtewerte nehmen mit steigender B

34、auteilwanddicke ab. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 3388 5 2.2 Spheroidal graphite cast iron (refer to DIN EN 1563) Table 2. Spheroidal graphite cast iron No. Material designation Alloy eleme

35、ntsb) in weight % Properties Short name Material numbera)Tensile strength in N/mm2Hardnessc) in HB 30 2.1 EN-GJS-400-15 EN-JS1030 400 130.180 ferritic structure 15 % elongation at rupture very well machinable built-up welding without pre-heating possiblenot suitable for thermal surface hardening sui

36、table for plasma-nitriding Notes thin-walled, vibrating parts or parts exposed to impact stress as well as parts with risk of deformation and cracking (hold-down devices, lower parts, strippers, consoles, upper parts, etc.) 2.2 EN-GJS-500-7 EN-JS1050 500 150.200 ferritic-perlitic structure 7 % elong

37、ation at rupture very well machinable built-up welding without pre-heating possible conditionally suitable for thermal surface hardening (4050) HRC) suitable for plasma-nitriding Notes thin-walled, vibrating parts or parts exposed to impact stress as well as parts with risk of deformation and cracki

38、ng (hold-down devices, strippers, filling slides, etc.) 2.3 EN-GJS-600-3 EN-JS1060 600 170.220 predominantly perlitic structure 3 % elongation at rupture well machinable built-up welding without pre-heating possiblewell suitable for thermal surface hardening (5054) HRC) suitable for plasma-nitriding

39、 Notes materials exposed to increased stress or thin-walled, weight-reduced designs e.g. of slides, hold-down devices 2.4 EN-GJS-700-2 EN-JS1070 700 190.240 perlitic structure well machinable built-up welding without pre-heating possiblevery well suitable for thermal surface hard-ening (5055) HRC) s

40、uitable for plasma-nitriding Notes material for sliding pairings, such as slides, cotter keys, that are subject to wear and tear drawing dies for components with low drawing depth for small and medium-sized series a)Material numbers EN-JS20xx are defined according to hardness values. The supplier sh

41、all ensure the minimum hardness values indicated in the properties column, depending on the component wall thick-ness. Material numbers EN-JS10xx are defined according to standard tensile strength. Hardness values are not used for assessment. b)alloy elements as reference values of the relevant wall

42、 thickness have been adapted in the work area of the casting; recommendation c)Hardness range for typical wall thicknesses of the die; hardness values decrease with increasing component wall thickness. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 6 VDI 3388 Alle Rechte vorbeh

43、alten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Tabelle 2. Gusseisen mit Kugelgrafit (Fortsetzung) Nr. Werkstoffbezeichnung Legierungs- elementeb) in Gew.-% Eigenschaften Kurzname Werkstoff- nummera)Zugfes-tigkeit in N/mm2Hrtec) in HB 30 2.5 EN-GJS-HB230 EN-JS2060 210250 perlitisches Gefge gu

44、t zerspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich sehr gut thermisch randschichthrtbar (5560) HRC) plasmanitrierbar Hinweise Standardwerkstoff fr Klein- oder Mittelserien-Ziehwerkzeugteile (Matrizen, Ziehstempel, Blechhalter) 2.6 EN-GJS-HB265 EN-JS2070 Mo 0,5 Ni 1,0 220270 perlitisches Gefge gut ze

45、rspanbar Auftragsschweien ohne Vorwrmen mglich sehr gut thermisch randschichthrtbar (5565) HRC) plasmanitrierbar Hinweise Standardwerkstoff fr hochbeanspruchte Groserien-Ziehwerkzeugteile (Matrizen, Ziehstempel, Blechhalter), meistens in Verbindung mit kombinierter Randschichthrtung a)Werkstoffnumme

46、rn EN-JS20xx sind nach Hrtewerten definiert. Die in der Spalte Eigenschaften genannten Mindesthrtewerte mssen vom Lieferanten abhngig von der Bauteilwanddicke sicher-gestellt werden. Werkstoffnummern EN-JS10xx sind nach Norm-Zugfestigkeit definiert. Hrtewerte werden nicht zur Beurteilung herangezoge

47、n. b)Legierungselemente als Richtwerte der magebenden Wanddicke im Arbeitsbereich des Gussstcks angepasst; empfehlend c)Hrtespannen fr werkzeugtypische Wanddicken; Hrtewerte nehmen mit steigender Bauteilwanddicke ab. 2.3 Stahlguss (siehe DIN EN 10 293) Tabelle 3. Stahlguss Nr. Werkstoffbezeichnung L

48、ieferzustand Festigkeita)Eigenschaften Kurz-nameb)Werkstoff-nummerc)Re in N/mm2Rm in N/mm23 GE240+N 1.0446 normalgeglht 240 450600 gute Zhigkeit sehr gut schweibar allgemein gute Schweieignung fr Stahlguss nach DIN EN 10 293 gut zerspanbar Verwendungszweck Standardwerkstoff fr hher belastete, dnnwan

49、dige, deformationsgefhrdete Niederhalter und Abstreifer, insbesondere von Werkzeugen fr nderungsintensive Strukturteile. a)getrennt gegossenes Probestck (Wandstrke 300 mm) b)nach DIN EN 10 027-1 c)nach DIN EN 10 027-2 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 33