浅谈模具毛坯锻造对热挤压模具失效的影响及对策

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1、浅谈模具毛坯锻造对热挤压模具失效的影响及对策锻压分公司武运生摘要：根据本人多年来在热模具钢锻造方面的经验和体会，提出热模具钢锻造工艺技术及操作实施耍点。关键词：热模具钢；锻造；缺陷；对策。我所在的锻压分公司是晋机集团冲压分厂水压机热挤压模具锻件毛坯的主要生产单位。冲压分厂常用的各种冲盂模、冲盂冲头（材质为3Cr2W8V、H13）、成型模、压型模和收口模（材质为5CrMnMo）都是典型的热挤压模具。这类模具在工作中既要承受机械负荷，乂要承受热负荷，其失效形式和影响因素较为复杂。它们的工作条件和失效形式与锤锻模

2、有许多相似之处，如：早期断裂、疲劳断裂、热疲劳、形腔堆塌和磨损，但热挤压模具在工作过程中，坯料的变形率比锤模锻大得多，模具在高温区工作时间长，压力大，摩擦剧烈，因而塑性变形、磨损和疲劳断裂是热挤压模具最常见的失效形式。模具毛坯的锻造是模具加工重要的热成型加工工艺，它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。它是改善模具材料原始状态，提高模具材料性能，从而提高模具寿命的重要手段。因而，认识和学握模具钢锻造容

3、易造成的的缺陷，对模具毛坯进行正确的锻造，对防止模具失效具有重要的意义。多年来在热挤压模具毛坯锻造中自己对锻造过程中容易造成的缺陷和模具毛坯的锻造有了一定的认识和经验一、模具毛坏的锻造缺陷模具毛坯的锻造质量和存在的缺陷，与模具钢的材质、锻造加热、锻造方法和锻后冷却诸因素有关。对模具失效造成影响的既有锻造的一般缺陷，还有因锻造工艺方法不正确造成材料碳化物的形态和分布不均匀、流线的走向和分布不均匀等。（一）锻造的一般缺陷锻件常见的表面缺陷有裂纹、鳞皮、凹坑、折叠等；常见的内部缺陷有过热、过烧、疏松、组织偏析、流

4、线分布不良等。尤其是热模具钢塑性低、变形抗力大、导热性差、锻造温度区间窄、组织缺陷较多、内应力大等特点，很容易造成锻造缺陷。这些缺陷或可造成模具断裂的裂源，或可影响模具的热处理，最终影响到模具的使用寿命。锻件表面缺陷的深度如果在加工余量Z内，则经过加工去除后，对模具的质量并无显著影响，但是存在表面深裂纹、过烧等不可挽救的缺陷，锻件只能报废，而锻件的某些内部缺陷，如碳化物严重偏析、流线分布不合理等，则需通过进一步的锻造来改善。（二）碳化物形态和分布均匀性不良合理的锻造工艺，如采用大锻造比反复傲拔并正确控制停锻

5、温度和锻后冷却温度等，能够细化钢中的碳化物，改善碳化物分布的均匀性，减轻偏析程度。但大、中截面的高合金钢模具，其碳化物偏析严重，锻造的难度较大，锻造后仍可能在碳化物形态和分布均匀性不佳，以致影响模具的内在质量。为此，应根据模具的具体情况，对于重要模具如冲盂模、冲盂冲头等，应加大锻造比提高其碳化物不均度级别。(三)流线走向和分布不合理钢在锻压加工时，内部的非金属夹杂物随着金属的塑变流动而延伸，在其低倍组织中形成明显的流线，流线会引起模具锻坯的各项异性，即顺着流线方向上的力学性能明显高于横向，对于重载模具，如果

6、它承受的最大拉应力的方向与流线方向垂直，就很容易发生早期劈裂失效，就热挤压重载模具来说，流线方向及分布的合理性，要比碳化物得不均匀性，对模具失效的影响更大。流线和带状碳化物一样，还会引起淬火变形的不均匀性，像用3Cr2W8V.H13和5CrMnMo等热模具钢制造的模具，在淬火回火后，沿流线和带状碳化物方向伸长量较小或趋于缩短，对于模具的变形控制是很不利的。因此，合理的流线走向和分布也要通过锻造来实现，应根据模具型腔的受力情况通过锻造使流线走向与最大拉应力方向一致，并沿型腔表面连续分布，不被切断；对于精密模具

7、要通过锻造使流线无定向均匀分布，从而使热处理变形各项均匀一致，便于控制。二、避免模具毛坯锻造缺陷的对策为了避免锻造缺陷，保证锻坯质量，模具毛坯的锻造工艺应注意以下几个方面(-)原材料的质量检验和备料原材料质量不合格，难以保证锻造质量，会直接造成锻件废品，因而必须耍求钢材表血没有裂纹、折叠，内部没有气孔、疏松、发裂并对碳化物的分布、非金属夹杂物进行评级。钢材备料应使长径比L/dW2・5〜3,在锯床下料和热切下料时应注意断面平整，避免产生新的表面损伤。（二）锻锤吨位的选择实施锻造的锻锤，其吨位的选择应和模具毛坯

8、的重量及模具材料的变形相适应，锻锤吨位过小，锻打不深不透，心部组织得不到改善；吨位过大，则容易打击过重，造成锤裂。锻造热挤压模具毛坯时，锻锤的吨位应大些。锻锤吨位的选择见下表：锻件重量/kg<10<20<30<40<50<80锻锤吨位/血25040050075010002000（三）锻造温度区间和锻后冷却。模具毛坯的锻造温度区间和锻后冷却方式应根据模具材料的成分合理选择，始锻温度应使坯料具有高的塑性和低的塑变抗力