QQ登录

只需一步,快速开始

登录 | 注册 | 找回密码

三维网

 找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

展开

通知     

查看: 2231|回复: 0
收起左侧

[转帖] 合金工具钢锻造工艺的研讨

[复制链接]
发表于 2006-10-4 17:01:26 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国浙江杭州

马上注册,结识高手,享用更多资源,轻松玩转三维网社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
摘 要: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。  3 m' D6 j5 g4 i9 L4 d6 B) H2 ?
关键词:机械制造:合金工具钢;锻造;冲模  
$ V7 n# y6 s( d; J* t6 \$ r6 S2 K, a+ K0 w, @+ G& l4 g
1 前言  
2 v: V4 q( W8 |( t8 f) Y; O' v4 Q
: B- H# G8 s' P; R! w6 D) T模具制造业是使用各种合金工具钢最多最广的领域。通常使用的有以下品种:碳素工具钢、低合金工具钢、基体钢和中碳低合金钢。  
- @6 F  h- }- S; Y/ W) a; e0 r; L3 J4 ]# f
长期以来,国产模具寿命普遍偏低,与先进水平相比,相同制模材料、类似甚至完全相同的冲压件,模具寿命只有发达国家的l/3~1/2。主要差距表现在制摸材料、锻坯质量和制模工艺等方面。  
3 R8 R& @% Q# ^2 L, ~
. H! k& ?" u0 H2 冲模锻坯质量  
( g4 g. [6 U2 I
. a0 |: [6 A$ X5 {" p通常冲模的失效形式主要是磨损,其次是变形、疲劳和断裂。磨损是最常见而又普遍的失效形式。通过对大量失效报废冲模的分析研究可知,无论哪种失效形式都与冲模的凸模、凹模材料性能及其内在质量密切相关。冲摸失效有以下了几种情况:  / \* Z! |- u) q, E
$ b2 e" i% g8 j0 G2 I4 Z; A' Z6 E! p
(1)刃口过量磨损。这主要发生在冲裁模上,其凸、凹模磨损与其制模材料性能和热处理有关。因此,冲裁凸模、凹模锻坯应选用耐磨优质合金材料,采用改锻工艺制坯;热处理除需淬透外,对凸、凹模还要作氮化、软氮化等表面强化处理。这样模具硬度可达HRC64以上,冲模寿命提高2-3倍。  % {; W' K- F3 N+ q
2 [$ `5 N3 S2 N4 _
(2)凸模折断。这种形式尤其在非圆形冲孔(或落料)凸模上突出,这除与材料性能、热处理有关外,与它们的横断面复杂也有重要关系。因此,要防止这类失效,不仅要提高模具锻坯性能、强化表面,还应在不影响冲件质量的前提下,改善凸模横断面复杂形状,消除诸如锐角、凹口、凸台、齿形、细长悬臂等易造成应力集中的因素。  & n3 [" R& p4 d( G
& R  ~& G1 w0 R8 I4 a# X
(3)成形型腔磨损、局部压塌、凸模镦粗。这类失效主要发生在压印、压花、拉深、弯曲、压波、冲挤、打扁、聚积、挤凸、凸肚和缩径等成形冲模上。对这类失效除材料问题外,通过模腔表面强化处理、表面研磨抛光(Ra=0.1μm),再配以有效润滑,就可以得到有效防止,模具寿命将会大幅提高。  ; p1 P; ]) T7 D$ @' j! a
  U' d' n) X& c
3 高合金工具钢改锻的意义  
" G3 O: S/ d0 o5 K% b+ c5 Y& o  {- K& _4 ?0 J$ T
作为冲模常用材料的高合金工具钢,其所有的力学性能的高低,与冲模的使用和寿命息息相关。在国外常常通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工具钢(如Crl2,Crl2MoV),其共晶碳化物极不均匀,若不经改造,是不能满足冲模需要的。因此,需采用先进锻造工艺进行改锻,以达到制模要求。  $ o+ q2 q, r* F1 Q& c0 c" J8 R. Y

: g' `( k5 B2 h5 P, q/ W- B冷作模具高合金钢的锻造,不限于获得理想的几何形状、消除冶金缺陷(如锻焊内部疏松、非氧化气孔、细化晶粒、紧密组织等),更重要的是通过合理的锻造操作,大幅度提高钢的力学性能。  
0 u. X. O2 N5 a
8 y7 e6 n/ o7 p' u4 改锻的基本工艺要素  
3 f  I2 }- j: E0 B) \9 L! Z/ r0 \. N- i7 _7 z& o, T
高合金工具钢轧(锻)材的改锻与一般自由锻有别,各个环节都有具体的要求。欲将其改锻成高质量的冲凸模、凹模锻坯,必须事先确定好以下一些基本要素。  8 L" H7 S$ H/ X! G
1 |( t$ t$ D+ s5 x6 Z
4.1 对原始毛坯的要求  $ t  Z& C. }" |$ i! z

1 o) p9 S/ m3 Y$ x! H/ |模具制造大都是单件、小批量生产,模具锻坯的原始毛坯下料主要采用锯切割。要求两端平整(倾角小于10°),其毛坯尺寸还应考虑加工余量和火耗。为了满足首次镦粗锻造比,便于击碎材料组织颗粒粗大的碳化物,推荐按下式确定毛坯长度尺寸:  ; m& ?) a! [1 Z# }% ?2 u$ T

7 {, \) }  N$ `9 {1 ]$ j2d2A  
) Q& Z# U* y: x2 L- r式中:L--毛坯长度;  
! g1 Q. }8 K8 h* i0 \& xd--圆毛坯直径;    _3 c7 V% a- E- V" K2 J- f
A--方毛坯边长。  
- n7 [4 \. Z3 _1 f- h) r. X0 H
$ B! f; q% h2 h6 _# _! v4.2 加热规范  
/ ~0 e! ~& {+ Z& m. u+ s7 p; [& ^8 g$ [/ }7 L" _! V! j
常用高合金工具钢锻造加热规范见表1。 : T0 ]/ O! H( r8 L( q

7 A) T  ?" ^2 h6 u3 R$ b+ j常用高合金工具钢锻造加热规范见表1  
) @# D/ H0 O, [, p$ D钢号 加热温度/℃ 锻造温度/℃  ) ?& p1 Q/ H+ d& I5 K
始 锻 终 锻  7 V* Y, a/ N4 d, y% @2 Z, `
Cr12 1100-1150 1050-1100 850-900  6 u: K5 K; S- H
Cr12Mo 1150-1180 1070-1120 840-880  
- _8 V3 f3 J# `5 F& W8 O% R$ ACr12MoV 1050-1100 1000-1050 840-880  " k% c8 d5 H$ {& H5 P
Cr12V 1080-1100 1020-1050 800-850  
. ?! }6 o: j3 I7 ICr6WV 1100-1150 1050-1100 800-850  
+ n! q' E2 K0 R; f6 ~/ @CrWMn 1100-1150 1050-1100 800-850  
8 _9 V  Y9 n; r( \
! x% b6 @# H. {0 H7 z+ a$ G) m2 P# f' N2 j4 Q( N
4.3 锻造设备吨位  6 i3 u, T7 F4 X& s8 W

) B* ~4 b4 I$ Z高合金工具钢在锻造温度下比普通碳钢强度高、塑性差。为了更有利在接近终锻温度进行锻造,便于打碎钢中碳化物,从而改善钢的内部组织,在锻造高合金工具钢时,其锻造设备吨位应选得高一点。根据锻件重量设备参见表2。 ; c- K- N) a/ P% c: m' ?
表2 锻锤吨位选用推荐表  4 I8 s+ s$ t( l3 c- l  x" `4 j
' R* ~7 C/ c, ?& ?8 Z) m' i7 V
锻造重量/kg <1 <2 <3 <4 <6 <10 <15 <20  
& h0 g5 r7 N0 K( s锻锤吨位/kg 65 150 200 250 400 500 750 1000  
  B: _$ m7 R4 e$ d! ?
! u0 `. h- X9 e5 `2 }4 X5 L0 c' F0 g" j9 j! J  ?& Y. y% w' w
形状、尺寸以及表面质量符合要求,也要求改善其内部质量。迄今为止,后者仍然要靠锻造的变形工步来达到。对于一般的碳钢和低合金钢,必须在始锻温度下,加大锻造比,猛烈锻打,使其锻透,这就足以改善其内部质量。而高合金工具钢,特别是低塑性合金钢,因塑性太低,不能用自由锻造方法锻造。但当它们处在全向不等值压缩状态下(即三向受压应力状态),其塑性可得到提高。在挤压筒中挤压和闭式模腔中模锻,属于这种应力状态。  
/ l* _' A, _0 ~, T1 L$ D& A2 ?- l7 \* Y& G; w- G
用自由锻工艺锻造高合金工具钢时,若采用方一扁方一方拔长的锻造工步,则锻坯受力状态可看作近似的三向压力状态,可更好锻透并挖掘材料塑性潜力。  - R5 T0 O: R6 p2 u+ f

" u) L$ j! v/ z) F3 x) Z4.4 高合金工具钢改锻工步的选定  
. G# Z: }9 \0 u5 t+ p. h
2 Q* g& d* F) i) v) P. }0 P高合金工具钢冲模锻坯,要求其共晶碳化物颗粒应细小而匀称并均匀分布,无宏观、微观偏析。未经精炼的国产高合金工具钢轧(锻)材,需进行改锻才能改变材料力学性能,满足冲模锻坯的要求。目前行之有效的改缎方法有以下几种:  ' M1 I# |' k% q+ J7 F3 w
- m9 `5 B4 R; K* q$ j/ }
(1)顺纤维方向镦拔3次以上。沿原始毛坏的纤维方向(轴向),确保锻造比>2,在一火内快速连续镦拔3次以上。这种方式适合高速钢及小尺寸高合金工具钢锻坯的改锻。缺点是若镦拔次数不足或锻造比过小则锻不透,从而导致碳化物分布有明显方向性:操作不当时,还易出现空心裂纹。  
) @/ Z0 x* y& O0 W7 Y& o. L2 {6 p/ J! E
(2)变向反复镦拔3次以上。第一次顺纤维镦拔,第二次垂直于纤维方向拔长再镦粗。按此顺序可分为单十字、双十字和多十字镦拔。这种镦拔工步要点:一火内完成全部十字镦拔;锻造比>2,镦粗前后锻坯高度相差一倍;为避免镦粗凸肚裂纹,应采用倾斜旋转多次轻击快打;拔长采用方一扁方一方走料。生产实践证明,经三种十字镦拔,可以满足多数80mm以下毛坯轧(锻)材各种锻坯改锻的需要。  
4 A' g: C- ]+ L' q
1 {- d$ O* u$ t8 ]' q# {虽然采用相同的变形工步,同样的生产条件,但由于锻工操作技术水平不一,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。结束语:经改锻后的Gr12MoV钢锻坯,其共晶碳化物的不均匀度达到国标2级以上,有的也能达到l级,使原始毛坯轧(锻)材的碳化物不均匀度提高了4级以上。以统计资料显示,这种由改锻高合金工具钢制造的冲模,其寿命均有大幅度提高(达30%-50%)。  
发表回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

Licensed Copyright © 2016-2020 http://www.3dportal.cn/ All Rights Reserved 京 ICP备13008828号

小黑屋|手机版|Archiver|三维网 ( 京ICP备2023026364号-1 )

快速回复 返回顶部 返回列表