合金工具鋼鍛造工藝的研討
摘要根據(jù)沖壓工作經(jīng)驗(yàn)和使用進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)沖模體會(huì),提出合金工具鋼改鍛工藝技術(shù)及操作實(shí)施
要點(diǎn)。通過(guò)改變鍛造變形工步,來(lái)改善金屬內(nèi)部組織,進(jìn)一步細(xì)化芯晶碳化物顆粒并使其均
勻分布,經(jīng)過(guò)改進(jìn)鍛造工藝,使冷作模具鋼的使用壽命提高了30%~50%
關(guān)鍵詞機(jī)械制造合金工具鋼鍛造沖模1前言
模具制造業(yè)是使用各種合金工具鋼最多最廣的
領(lǐng)域。通常使用的有碳素工具鋼、低合金工具鋼、基體
鋼和中碳低合金鋼等。
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)產(chǎn)模具壽命普遍偏低,與先進(jìn)水平
相比,相同制模材料、類似甚至完全相同的沖壓件,模
具壽命只有發(fā)達(dá)國(guó)家的l/3～1/2。主要差距表現(xiàn)在制
模材料、鍛坯質(zhì)量和制模工藝等方面。
2沖模鍛坯質(zhì)量
通過(guò)對(duì)大量失效報(bào)廢沖模的分析研究可知,無(wú)論
哪種失效形式都與沖模的凸模、凹模材料性能及其內(nèi)
在質(zhì)量密切相關(guān)。沖摸失效主要有以下了幾種情況:
(1)刃口磨損。這主要發(fā)生在沖裁模上,其凸、凹
模磨損與其制模材料性能和熱處理有關(guān)。
(2)凸模折斷。這種形式尤其在非圓形沖孔(或
落料)凸模上突出,這除與材料性能、熱處理有關(guān)外,
與它們的橫斷面復(fù)雜情況也有重要關(guān)系。
(3)成形型腔磨損、局部壓塌、凸模鐓粗。這類失
效主要發(fā)生在壓印、拉深、彎曲、沖擠、打扁等成形沖
模上。
3高合金工具鋼改鍛的意義
作為沖模常用材料的高合金工具鋼,其所有的力
學(xué)性能的高低,與沖模的使用和壽命息息相關(guān)。在國(guó)
外常常通過(guò)改鍛來(lái)提高高合金工具鋼的力學(xué)性能,而
國(guó)產(chǎn)高合金工具鋼,尤其是冷作模具用高合金工具鋼
(如Crl2,Crl2MoV),其共晶碳化物極不均勻,若不經(jīng)
改造,是不能滿足沖模需要的。因此,需采用先進(jìn)鍛造
工藝進(jìn)行改鍛,以達(dá)到制模要求。
冷作模具高合金鋼的鍛造,不限于獲得理想的幾
何形狀、消除冶金缺陷(如鍛焊內(nèi)部疏松、非氧化氣
孔、細(xì)化晶粒、緊密組織等),更重要的是通過(guò)合理的
鍛造操作,大幅度提高鋼的力學(xué)性能。
4改鍛的基本工藝要素
高合金工具鋼軋(鍛)材的改鍛與一般自由鍛有
別,各個(gè)環(huán)節(jié)都有具體的要求。欲將其改鍛成高質(zhì)量
的沖凸模、凹模鍛坯,必須事先確定好以下一些基本
要素。
4.1對(duì)原始毛坯的要求
模具制造大都是單件、小批量生產(chǎn),模具鍛坯的
原始毛坯下料主要采用鋸切割。要求兩端平整(傾角
小于10°),其毛坯尺寸還應(yīng)考慮加工余量和火耗。為
了滿足首次鐓粗鍛造比,便于擊碎材料組織顆粒粗大
的碳化物。
4.2加熱規(guī)范
常用高合金工具鋼鍛造加熱規(guī)范見表1。
表1
4.3鍛造設(shè)備噸位
高合金工具鋼在鍛造溫度下比普通碳鋼強(qiáng)度高、
鋼號(hào)加
熱溫度
(℃)
鍛造溫度(℃)
始鍛終鍛
Cr12 1100~1150 1050~1100 850~900
Cr12Mo 1150~1180 1070~1120 840~880
Cr12MoV 1050~1100 1000~1050 840~880塑性差。為了更有利在接近終鍛溫度進(jìn)行鍛造,便于
打碎鋼中碳化物,從而改善鋼的內(nèi)部組織,在鍛造高
合金工具鋼時(shí),其鍛造設(shè)備噸位應(yīng)選得高一點(diǎn)。
4.4高合金工具鋼改鍛工步的選定
高合金工具鋼沖模鍛坯,要求其共晶碳化物顆粒
應(yīng)細(xì)小而勻稱并均勻分布,無(wú)宏觀、微觀偏析。未經(jīng)精
煉的國(guó)產(chǎn)高合金工具鋼軋(鍛)材,需進(jìn)行改鍛才能改
變材料力學(xué)性能,滿足沖模鍛坯的要求。目前行之有
效的改緞方法有以下幾種。
4.4.1順纖維方向鐓拔3次以上。沿原始毛壞的纖維方
向(軸向),確保鍛造比>2,在一火內(nèi)快速連續(xù)鐓拔3
次以上。這種方式適合高速鋼及小尺寸高合金工具鋼
鍛坯的改鍛。缺點(diǎn)是若鐓拔次數(shù)不足或鍛造比過(guò)小則
鍛不透,從而導(dǎo)致碳化物分布有明顯方向性,操作不
當(dāng)時(shí),還易出現(xiàn)空心裂紋。
4.4.2變向反復(fù)鐓拔3次以上。第一次順纖維鐓拔,第
二次垂直于纖維方向拔長(zhǎng)再鐓粗。按此順序可分為單
十字、雙十字和多十字鐓拔。這種鐓拔工步要點(diǎn):一火
內(nèi)完成全部十字鐓拔;鍛造比>2,鐓粗前后鍛坯高度
相差一倍;為避免鐓粗凸肚裂紋,應(yīng)采用傾斜旋轉(zhuǎn)多
次輕擊快打;拔長(zhǎng)采用方→扁方→方走料。生產(chǎn)實(shí)踐
證明,經(jīng)三種十字鐓拔,可以滿足多數(shù)80mm以下毛坯
軋(鍛)材各種鍛坯改鍛的需要。
雖然采用相同的變形工步,同樣的生產(chǎn)條件,但
由于鍛工操作技術(shù)水平不一,加之原始毛坯的內(nèi)在質(zhì)
量差異,改鍛后的效果,有時(shí)仍然會(huì)有較大差別。
5結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)改鍛后的Cr12MoV鋼鍛坯,其共晶碳化物的不
均勻度達(dá)到國(guó)標(biāo)2級(jí)以上,有的也能達(dá)到l級(jí),使原始
毛坯軋(鍛)材的碳化物不均勻度提高了4級(jí)以上。以
統(tǒng)計(jì)資料顯示,這種由改鍛高合金工具鋼制造的沖模,
其壽命均有大幅度提高(達(dá)30%-50%)。
