合金工具钢锻造工艺的研讨.pdf

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PLASTIC WORKING TECHNOLOGY
文章编号:1672-0121(2004)02-0064-02
合金工具钢锻造工艺的研讨
张正修,马新梅,李欠欠,苏哲2
(1.机械工业第1设计研究院,映西西安710082;2.西安仪表厂模具分厂,映西西安710082)
摘:根据冲压工作经验和使用进口、国产冲模体会,提出合金工具钢改锻工艺技术及操作实施要点。
关键词:机械制造;合金工具钢;锻造;冲模
中图分类号:TG317
文献标识码:A
前盲
扁、疑积、挤凸、凸肚和缩径等成形冲模上。对这类失
模具制造业是使用各种合金工具钢最多最广的效除材料同题外,通过模腔表面强化处理、表面研磨
领域。通常使用的有以下品种:碳素工具钢、低合金抛光(Ra=0.1um),再配以有效润滑,就可以得到有
工具钢、合金工具钢、高合金工具钢、高速工钢、基效防止,模具寿命将会大幅提高
体钢和中碳低合金钢。
长期以来,国产模具寿命普遍偏低,与先进水平3高合金工员钢改锻的意义
相比,相同制模材料、类似甚至完全相同的冲压件
作为冲模常用材料的高合金工具钢,其所具有
模具寿命只有发达国家的1/3~1/2。主要差距表现的力学性能的高低,与冲模的使用和寿命息息相关。
在制模材料、锻坯质量和制模工艺等方面。
在国外常常道过改锻来提高高合金工具钢的力学性
能,而国产高合金工具钢,尤其是冷作模具用高合金
2冲模锻坯质量
工具钢(如Crl2、Cr12MoV),基共晶碳化物极不均
通常冲模的失效形式主要是磨损,其次是变形、匀,若不经改造,是不能满足冲模需要的。因此,需采
疲劳和断裂。磨损是最常见而又普遠的失效形式。通用先进锻造T艺进行改锻,以达到制模要求。
过对大量失效报废冲模的分析研究可知,无论哪种
冷作模具高合金钢的锻造,不限于获得理想的
失效形式都与冲模的凸模、円模材料性能及其内在几何形状、消除冶金缺陷(如锻焊内部疏松、非氧化
质量密切相关。冲模失效有以下几种情况
气孔、细化晶粒、紧密组织等),更重要的是通过合理
(1)刃ロ过量磨损。这主要发生在冲裁模上,其的锻造操作,大幅度提高钢的力学性能
凸、凹模磨损与其制模材料性能和热处理有关。因
此,冲裁模凸、?模锻坯应选用耐磨优质合金材料,4改锻的基本工艺甕素
采用改锻工艺制坯;热处理除需淬透外,对凸、叫模
高合金工貝钢轧(锻)材的改锻与一般自由锻有
还要作氮化、软氮化、渗硫等表面强化处理。这样模别,各个环节都有具体的要求。欲将其改锻成高质量
具硬度可达HRC64以上,冲模寿命提高2~3倍。
的冲模凸、模锻坯,必须事先确定好以下一些基本
(2)凸模折断。这种形式元其在非圆形冲孔(或工艺要素。
落料)凸模上突出,这除与材料性能、热处理有关外,4.1对原始毛坯的要求
与它们的横断面复架也有重要关系。因此,要防止这
模具制造大都是单件、小批量生产,模具锻坏的
类失效,不仅要提高模具锻坯性能、强化表面,还应原始毛坯下料主要采用锯切割。要求两端面平整(倾
在不羏响沖件质量的前提下,改善凸模横断面复杂角小于10°),其毛坯尺寸还应考虑加工余量和火
形状,消除诸如锐角、凹口、凸台、齿形、细长悬臂等耗。为了满足首次镦粗锻造比,便于击碎材料组织颗
易造成应力集中的因素。
粒粗大的碳化物,推荐按下式确定毛坯长度尺寸:
(3)成形型腔磨损、局部压塌、凸模镦粗。这类失
2d效主要发生在压印、压花、拉深、弯曲、压波、冲挤、打
24式中:L一毛坯长度
收稿
d一圆毛坯直径
作者简介:张正修(1942-),男,高级工程师
量音与术
004年第2
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A
方毛坯边长。
经椅炼的国产高合金工具钢轧(锻)材,需进行改锻
4.2加热规范
才能改变材料力学性能,满足冲模锻坯的要求。目前
常用高合金工具钢锻造加热规范见表
行之有效的改锻方法有以下几种
表1锻造加热规范表
(1)顺纤继方向敏拔3次以上。沿原始毛坯的
锻造温度/℃
钢号
热温度/C
纤维方向(轴向),确保锻造比>2,在一火内快速连续
始锻
终锻
敏拔3次以上。这种方式适合高速钢及小尺寸高合
Crl2
1100~1150
1050~1100
850~900
1150-~1180
070-1120
840-~880
金工具钢锻坯的改锻。缺点是若镦拔次数不足或锻
Crl ZMOV
1050-1100
1000-1050
840-880
造比过小则锻不透,从而导致碳化物分布有明显方
Cr12v
1080-1100
800~850
向性;操作不当时,还易出现空心裂纹。
Crawl
1100~1150
1050~1100
800-850
(2)变向反复敏拔3次以上。第一次顺纤维敏
Crwmn
1100~1150
1050~11o0
800~850
拔,第二次垂直于纤维方向拔长再做粗。按此顺序可
4.3锻造设备吨位
分为单十字、双十字和多十字做拔。这种拔工步要
高合金工具钢在锻造温度下比普通碳钢强度点:一火内完成全部十字镦拔;锻造比>2,徽粗前后
高、塑性差。为了更有利在接近终锻温度进行锻造,锻坯高度相差一倍;为避免做粗凸肚裂纹,应采用倾
便于打碎钢中碳化物,从而改善钢的内部组织,在锻
斜旋转多次轻击快打;拔长采用方一席方一方走料。
造高合金工具钢时,其锻造设备吨位应选得高一点。生产实践证明,经三种十字做拔,可以满足多数
根据锻件重量选设备参见表2。
80mm以下毛坯轧(锻)材各种锻坯改锻的需要。
表2锻锤哋位选用推蒋表
虽然采用相同的变形工步,同样的生产条件,但
锻件重量仏kg<1<2<3「<4「<6<10<15
锻锤吨位/kg:65150(2001250(4005001750
由于锻工操作技术水平不ー,加之原始毛坯的内在
质量差异,改锻后的效果,有时仍然会有较大差别。
4.4锻造镦拔对锻坯的羏响
自由锻造的质量不仅表现在锻件的形状、尺寸5结東语
以及表面质量符合要求,地要求政善其内部质量。
经改锻后的Cr12MoV钢锻坯,其共晶碳化物的
今为止,后者仍然要靠锻造的变形工步来达到。对于
不均匀度达到国标2级以上,有的也能达到1级,使
一般的碳钢和低合金钢,必须在始鍛温度下,加大锻
原始毛坯轧(锻)材的碳化物不均匀度提高了4级以
造比,猛烈锻打,使其锻邊,这就足以改善其内部质
上。经统计资料显示,这种由改锻高合金工具钢制造
量。而高合金工具钢,特别是低塑性合金钢,因塑性
的冲模,其寿命均有大幅度提高(达30%~50%)
太低,不能用自由锻造方法锻造。但当它们处在全向
参考文献
不等值压缩状态下(即三向受压应力状态),其塑性
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