鍛件成本很大程度上取決于鍛模壽命。在市場經濟年代,為贏得用戶,鍛模壽命愈益顯得重要,特別是大型模具。目前,延長模具壽命主要從以下幾方面著手。
1、鍛模材質的控制
鍛模在工作過程中要受到很大的沖擊, 同時受冷熱交替作用,潤滑劑燃燒產生的氣體腐蝕,要求鍛模材料具有高的室溫和高溫強度,高的韌性,還要求導熱性好,熱膨脹系數小。因此內部冶金質量的好壞直唼影響到鍛模壽命。實踐證明, 鋼中白點、殘余縮孔、氣泡、夾雜物、翻皮、裂紋、嚴重疏松等冶金缺陷是導致模具早期失效的原因之一。對于模具材料,特別是大型鍛件生產中熱鍛模具鋼除加入恰當比例的合金元素外,采用真空精煉或電渣重熔,是獲得高韌性、高壽命模具鋼的重要途徑。對于等溫模鍛用的模具材料,采用真空感應熔煉或真空感應加真空自耗來減少冶金缺陷是十分必要的。
2、修改鍛模設計
錘鍛模上的圓角半徑不能太小,尤其 型槽深處的凹圓角半徑不能過小。鍛件坯料填充滿小圓角需要很大壓力,這是由于被流動金屬推擠到凹圓角處的潤滑劑燃燒產生的氣體需要極大壓力克服。此處往往是應力集中的危險部位,加之反復急冷急熱等都會使該處容易產生裂紋。
型槽壁厚和模塊厚度應足夠,對大噸位鍛錘上使用的鍛模,型壁厚推薦s>1.5h,以防變形金屬在錘擊下向水平方向沖擊,從而使鍛模產生過大的拉應力。模塊厚度也不宜過小,因為鍛模高度尺寸小時,應力分布很不均勻,隨著模塊高度增加,差別減小,一般建議H/h在2.5?7范圍內較合適(H為模塊高度;h為型槽深度)。
毛邊槽橋部尺寸,在保證造成足夠阻力的前提下,高度尺寸不宜過小,否則多余的變形金屬向毛邊槽流動的阻力過大,容易脹裂橋部。
在模塊上布排型槽時,應注意纖維方向不能與打擊方向平行。 否則,在打擊鍛件時力作用容易將模塊沿纖維方向劈裂。
3、熱處理和表面強化
在鍛件生產中鍛模可以通過強韌化熱處理工藝延長壽命,目前常見的方法有下列幾種。
①細化碳化物、清除鏈狀碳化物的組織預處理。如4Cr3Mo3W2V鋼,采用預先正火,高溫雙重淬火、回火處理,可將模具的斷裂韌性提高40%,不僅增強抗熱疲勞和熱磨損能力, 還改善大截面鍛模的尺寸敏感性。
②應用高淬、高溫回火工藝,提高3Cr2W8等熱鍛模具材料的熱強性和熱穩定性。
③應用低溫回火工藝(<450℃),可提高用作軋輥的熱鍛模具材料的硬度、強度、韌性和抗疲勞能力。