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公司新闻  
模具钢的锻造工艺
添加时间:2014-3-3 10:16:58   点击次数:  1533  次

模具钢的锻造要求较高,尤其高碳高络钢、高速钢及新型冷作模具钢Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV及基体钢等,由于导热性差、塑性低、变形抗力大、锻造温度范围窄、淬透性高、组织缺陷较严重、变形发热效应较大等特点较难锻造。
(1)锻造比。锻造后的面积与锻造前面积之比称为锻造比,比值应随截面的增大而增加。直径Φ40~120mm的高合金钢材,一般取8~18。锻造比太小时,不能改变碳化物的不均匀分布。淬火后产生不规则的变形,磨削过程中产生龟裂,使用过程中易产生崩裂。对Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等钢种,希望总锻造比大一些,即三次墩粗拔长之总锻造比为8~10。但过大的锻造比(>20)并不可取,由于增加火次,加大了锻裂的危险,降低了效率。
除应注意总锻造比外,每次镦粗或拔的单次锻造比,对锻造效果也有明显的影响。如单次锻造比小于1.5时,变形仅限于坯料的表面,对心部组织改善效果较差,即使采用足够的决锻造比,也不能过到预期效果。因此,一般取单次锻造比为2~3,如采用5~10则效果更好。如改锻Φ100mm×300mm的Cr12MoV钢材时,取总锻造比25,单次锻造比5~10,锻成模块各部位的碳化物不均匀度均为一级。但过大的锻造比使操作困难,容易锻裂。
(2)常用锻造方法
1)单向镦拔。适用于原材料的碳化物不均匀度级别与锻件的要求较接近的情况。锻造操作较简单,即使要求流线呈黄向分布,亦可在镦拔完毕后,换向成形。如最后为镦粗状态,则流线呈幅射状分布。采用这种锻造方法,可进一步击碎碳化物,镦粗比应大于3。为便于拔长并降低镦粗过程中侧面开裂倾向,对合金钢锻件广泛采用方柱镦粗,即先将圆钢锻成四棱为圆角的方柱体,再进行镦粗。单向镦拔使钢材组织最致密的表面层在镦拔过程中又受到剧烈的锤击和变形,组织进一步改善,锻后仍处于圆周部分。因而适用于工作部分沿圆周部分的重载模具如滚丝模、圆剪刃等。
但端面开裂倾向大,端面是钢材组织最关的部分,在反复镦粗时,端面与砧面接触时间长降温大,在拔长时易开裂;心部金属流动量小,心部组织改善效果差。
2)单向拔长。对于长度与直径之比较大的工作,当材料的碳化物不均匀度级别接近锻件要求时,可采用单向拔长。锻造比愈大,碳化物粉碎愈细,分布愈均匀。但过大的拔长锻造比,容易使碳化物成带状组织,影响横向力学性能。因此,单向拔长锻造比以2~4为宜。
3)横向镦拔。高速钢工具的刃口分布在圆周上,对锻坯采用单向镦拔方式较普遍。模具的工作型腔及刃口多在端部及中心处。大规格的高合金钢中心部位锻造开裂倾向大,因而广泛采用横向镦拔方式。
横向镦拔,是将毛坯轴镦粗后转90℃,沿垂直于流线的方向作多次镦拔,最终在镦粗或拔长状态下整形。横向镦拔操作方便,有利于采用大镦粗比。拔长时端面开裂倾向低,钢材截面上最致密、塑性好的表面,始终处于拔长时的端面,坯料与锤砧接触面经常变换,因而温度均匀。锻造大规格高合金钢材时,可有效地克服由于中心疏松造成的端面中心开裂。对心部组织改善效果好,锻坯端面的组织好。
但锻坯的外圈组织不均匀,变形主要在横向进行,钢材原心部流向侧面;流线方向不易掌握。单纯的横向锻造方式不适合于制作工作部分位于周围的滚压模具及要求淬火微变形的精密模具。
4)多向反复镦拔。对于高合金模具钢,原材料规格大于Φ80mm和碳化物不均匀度超过4级时,一般要采用反复镦拔。

此法综合了单向及横向两种锻造方式的特点,对钢料从三个方位进行反复换向锻造。为了保证锻件有足够的变形量,毛坯拔长后的长度应为直径或边长的2.5~3倍,镦粗后的高度为镦粗前高度的一半左右。采用十字锻造法和综合锻造法,操作技术要熟练,否则易出现打裂现象。
多向镦拔是获得优抟模具毛坯的一种常用锻造方式。其特点是锻造变形均匀,易锻透,组织改善全面,碳化物细碎。但多向镦拔操作复杂,开裂倾向比单纯横向锻造要大,流线方向难以掌握。必须选用足够吨位的锻锤和足够大的锻造比,保证锻透。对于直径Φ80mm骒的高合金钢,其总镦拔数取6~8次,总锻造比不少于15。
用直径为Φ80mm×75mm,重2.8kg的Cr12MoV钢料,以总锻造比21,单锻造比3.5按三向循环镦拔方式六镦六拔后,碳化物不均匀度全面改善到1级,流线彻底打乱,碳化物颗粒呈无定向分布。因而三向镦拔对改善组织效果既快又好。但存在流线方向难以记清的操作复杂的缺点。
4.注意锤击操作
在锤击时应做到“两轻一重”及“两均匀”的操作要领。对低倍组织差,心部锻裂倾向大的坯料,可采用V形胎模锻造。根据坯料的大小和要求,选择合适的设备。锻锤吨位过小时,锤击力不足,变形只发生在表层,中心部分碳化物不能击碎;吨位太大时,锤击过重,容易出现裂纹。两轻一重是指始锻及停锻时应轻击,中间进行重击。始锻时温度高,晶粒粗大晶界强度低,如重击会引起心部温度上升,形成过热断裂,裂纹呈粗糙断口;中间温度时,由于碳化物开始析出,强度增加,塑性良好,可以用中等力量或重锤打,接近终锻温度时塑性大为降低,必须用轻锤慢打。
均匀是指注意各部分变形及温度的均匀。无论在镦粗或拔长时,对角线锻打容易导致中心开裂。在镦粗时应防止侧面形成过大的彭形或歪斜,以采用柱镦粗方式较有利。拔长时应掌握每次压下量在0.6~0.8H(H为镦粗前毛坯高度)左右。压下量过大则展宽大,易导致十字开裂;过小则锻不透。
锻造时,为了保持各部分温度均匀,当局部温度过高时应轻击或稍停片刻。锤砧边缘应倒成圆角并预热保持200~300℃左右。毛坯出现尖棱应及时倒角。冲孔时冲头应预热至200~300℃,避免单面冲孔,应从两面冲孔,以防孔口缺肉或出现裂纹。
进一步详情请致电021-59840779,以获得更多有关模具选材、模具热处理工艺及相关的应用信息。

 
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