提高自由锻锤上固定模寿命的途径

作者：信息来源:模具 2008-6-2

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摘要介绍了提高自由锻锤上固定模寿命的途径。关键词自由锻锤固定模提高寿命 Ways of Improvement of Upper Fixed Die Life of Smith Forging HammerWang ShangyiAbstract：Ways of improvement of life of upper fixed die of smith forging hammer has been introduced...

摘要　介绍了提高自由锻锤上固定模寿命的途径。主要从以下五个方面说明：在锻模设计中应合理选择分模面、适当增大出模斜度和适当增大圆角；在锻模结构中应设导向定位锁扣、模块四周做成大圆角和型槽定位中心；在使用条件中应对锻模进行合理的预热、润滑和冷却；在设备条件中说明锻锤吨位的计算方法和锻模的安装状态；在制造技术中说明模块选材和软氮化处理。
　　关键词　自由锻锤　固定模　提高寿命

Ways of Improvement of Upper Fixed Die Life of Smith Forging Hammer

Wang Shangyi

　　Abstract：Ways of improvement of life of upper fixed die of smith forging hammer has been introduced in followig five sec tions:rational selection of parting surface, proper increase of stripping taper and round edge in design of forge die;equipping die structure with guiding-locat ing-locking, all around die blocks with large round edge and locatig centre; pro per pre-heating, lubricating and cooling of die working conditions;calculating m ethod of hammer tonnage and installing status of die written clearly in equipmen t conditions; die material selection and soft nitrogen treatment described in ma nufacture technique.
　　Keyworks：Smith forging hammer, Fixed die, Improvement of life

　　自由锻锤我中小企业目前广泛使用的设备，因无模锻锤，故常用固定模模锻来代替胎模锻成批生产锻件。几十年实践证明，它比胎模锻有许多优点，如生产效率可提高4～5倍，模具寿命高8～10倍，锻件质量高，表面缺陷少，机加工余量小，工劳动强度低，设备利用率高等。但有些单位因缺乏经验，固定模寿命不高，影响了该工艺的推广应用。为了提高自由锻锤固定模的寿命，提高锻造经济效益，根据我厂经验，重点探讨以下影响锻模寿命的因素。

1　锻模型槽设计

1.1　合理选择分模面
　　分模面选择得合理，可保证锻件顺利成形，制模容易，锻模寿命高。正确的分模面位置，应使上下模出模阻力相当，容易出模。对于一些弯曲的锻件(图1)，稍加改变分模面即可见效。一般按A-A面分模，由于需较高的锁扣，它在使用中易被打坏，所以，若无特殊要求，改成B-B分模，即避免高形状锁扣，制模容易，寿命也高。

图1

1.2　适当增大出模斜度
　　出模斜度对锻模寿命影响很大，取较大的出模斜度，锻件出模容易，且可减少热锻件在锻模内的停留时间，利于锻模寿命的提高。图2为解放CA-10传动轴滑动叉，原叉底A 出模斜度为7°，型槽易塌陷，寿命为1 000件左右；后将出模斜度改为10°，锻模寿命提高至2000件以上。因此，应尽量取较大出模斜度，一般取外出模斜度为10°，内出斜度为12°～15°。

图2

1.3适当增大圆角半径
　　图3为解放CA-10差速器十字轴锻件，原来的圆角r 为1.5mm，锻500件锻模即出现裂纹，后将此圆角改成3mm，锻至1 500件锻模才出现裂纹。可见，圆角半径的大小对锻模寿命有显著影响。建议：对1t以下的自由锻锤上固定模，外圆角半径r应不小于2mm；2t以上的锻锤应不小于3mm；内圆角半径R应不小于3mm，以减少型槽塌陷；型槽分模面圆角半径适当取大并不影响切边，对1～2t锻锤，分模面圆角半径可取2 ～3mm。

图3

1.4　减少模锻工步
　　在保证生产合格锻件前提下，应采用最少的模锻工步型槽。图4为东风240转向万向节滑动叉，原为三道工步：制坯→初锻→终锻，现用初锻→终锻两道工步，制模容易，模具寿命也高。是否采用制坯型槽，主要取决于锻件形状的复杂程度以及终锻型槽中锻件金属流动难易和磨损大小。

图3

图5

　　(3)型槽布置数量应尽量少，使锻模模膛中心与锤杆中心一致，防止偏心打击，损坏锻模。
　　(4)应考虑模体形状对热处理影响。如：①尽量避免截面相差悬殊的结构；②尽量用对称结构，模具形状对称，淬火时应力分布均匀，不易变形；③设计模体时要尽量避免尖角、棱角和危险断面，以便减少模具变形和破裂。

3　模具的使用与维护

　　模具寿命的高低还与其使用和维护密切相关。
　　(1)锤锻模工作前应预热，特别在寒冷天气，开锻前应保证在模具厚度方向预热温度达200～ 300℃，以避免锻打时模具破裂。锻模在工作中断时间(如午休)应加热保温，一般用约900℃ 的专用钢块加热锻模。但时间不能，因锻模在加热过程中一直与热金属接触，会损害锻模表面。
　　(2)良好的模具冷却与润滑可提高模具寿命。采用饱和食盐水溶液喷溅进行冷却效果较好。因溶液中水分会很快挥发，使盐层留在型槽表面，盐层是型槽表面与热金属中间很好的抗磨层，故可延长模具寿命。锻模冷却可采用图6所示装置。
　　生产实践证明，用石墨悬浮溶液润滑模具，效果较好。不宜用重油作润滑剂，因在锻击时，重油会在型槽内腔形成高压气体，迫使型槽表面裂缝扩展而破裂。

图6

　　(3)终锻温度对模具寿命有很大影响，终锻温度越低，模具寿命越短。特别是模锻合金钢时，如不严格控制终锻温度，锻模会因承受负荷过大而损坏。

4　锻造设备与模具安装

　　(1)设备吨位的大小对锻模寿命影响极大。锻锤吨位太小，打击次数多，锻件在型槽中停留时间长，锻模寿命就低。模锻锤吨位的计算公式比较复杂，根据对诸多锻件的计算和实践，建议采用如下简便公式：
　　　P_锤=(7～10)F
式中：P_锤--锻锤吨位,kg；
　　　F--锻件分模面投影面积，cm²。
　　系数为10时，锻模寿命高，系数为7时寿命低。
　　(2)模具寿命与其在设备上的安装状态有关。模尾装在锤头与模座上的长度不同，会造成不均匀磨损；当燕尾支承面未能全面接触时，易被打坏。因此，必须保证模具的安装质量，一发现问题，应及时修理。

5　制模技术

5.1　原材料质量
　　进厂的模具钢应符合标准，若钢材中出现超标的内部缺陷(如疏松、夹杂、气孔、脱碳层及碳化物偏析)，会影响模具的热处理质量和寿命，特别是高合金钢中的碳化物偏析对模具影响极大。故合金工具钢的化学成分应符合冶金部的有关标准；钢材表面不得有肉眼可见的裂缝、折叠、结疤和夹杂；钢材的断口应组织均匀、晶粒细致，不得有肉眼可见的裂缝、夹杂、分层、缩孔、气泡和白点；钢材验收规则按GB247-76规定进行。
5.2　模块毛坯的锻造
　　锻造能改善模块中的碳化物偏析，使模具寿命成倍或数十倍提高。否则，因碳化物偏析严重会引起过热、过烧、变形、开裂，致使模具报废。
5.3　终锻型槽的表面质量
　　铣削与车削加工不能保证获得足够好的表面质量，表面抛光后的型槽利于充满，锻件容易出模，可提高终锻型槽寿命。抛光时应使砂轮与砂纸的刻痕尽可能沿着金属的流动方向，而不要垂直于金属流动方向。
5.4　热处理工艺
　　热锻模的红硬性不够易出现塌陷，耐热冲击疲劳强度不够会产生龟裂等。故需根据模具结构、材料和使用条件制订最佳的热处理工艺，以提高模具寿命。前几年，我厂曾因热处理规范选择不当，有的锻模只打30～60件就坏了，有的在热处理过程中就破裂了。
5.5　适当提高硬度
　　在保证一定韧性的前提下，提高硬度会使锻模寿命明显提高。如我厂821滑动叉固定模曾因锻模硬度只比图纸规定(HTC38～42)的下限低1～2个硬度单位，锻模寿命只打50～100件，竟比硬度合格的锻模寿命低25倍左右。可见模具的硬度对寿命有极大影响，硬度既不能过低，也不应过高。

王尚义（730020　兰州市7437工厂）

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