提高锻造模具使用寿命的工艺技术

1、提高模具使用寿命的工艺技术，需要设计工艺结构合理的锻造成型件，合理确定机械加工工艺及加工精度，合理制定模具钢的热处理工艺。因此，我们为了提高模具的使用寿命，着重从以上几方面考虑，达到了一定的效果。为进一步提高模具的寿命与模具设计制造有一定的关系。合理设计锻造成型件、锻压工艺、模具结构，合理选择模具材料，制定模具钢的锻造规范和热处理工艺以及合理确定机械加工工艺及加工精度，可大幅度提高模具寿命。 模具的早期失效形式，多为凸模断裂、模膛边缘堆塌、飞边遭桥部龟裂、模腔底部发生裂纹。影响模具寿命的因素较多，涉及面广，模具设计是模具寿命的基础。模具设计环节是指模具的结构设计、成形模腔设计和确定模具钢种、模

2、具硬度等。模具制造环节是指制模工艺、热处理规范和表面处理技术等。要设计合理的模具，首先应合理设计模锻件。模锻件应尽量避免带小孔、窄槽、夹角，形状要尽量对称，即使不能做到轴对称，也希望达到上、下对称或左、右对称。要设计拔模斜度，避免应力集中和模锻单位压力增大，克服偏心受载和模具磨损不均等缺陷。对于锻模模腔边缘和底部圆角半径R，设计时应从保证锻件型腔容易充满的前提下尽可能放大。若圆角半径过小，模腔边缘很容易在高温高压下堆塌，严重者会形成倒锥，影响模锻件出模。如底部圆角半径R过小而又不是光滑过渡，则容易产生裂纹且会不断扩大。CAD/CAM/CAE技术可以进行有限元分析，对关键部位的尺寸设计是否合理可

3、以提供修改依据，从而在为客户提供高质量锻件的同时，也为客户的设计提供了依据，加强了与客户的合作。 模具结构设计主要考虑导向精度合理、冲裁间隙恰当、刚性好，还要考虑尽量采用组合式模具。模架应有良好的刚性，不要仅仅满足强度要求，模板不宜太薄，在可能的情况下尽量增厚，甚至增厚50%。多工位模具不宜仅用2根导柱导向，应尽量做到4根导柱导向，这样导向性能好。因为增加了刚度，保证了凸、凹模间隙均匀，确保凸模和凹模不会发生碰切现象。浮动模柄可避免压力机对模具导向精度的不良影响。凸模应夹紧可靠，装配时要检查凸模或凹模的轴线对水平面的垂直度以及上下底面之间的平行度。不同的锻压设备上的模锻对锻模的硬度要求不尽相同

4、，即使在同一种锻压设备上的模锻，锻不同的产品对模具的硬度要求也不相同。对于热挤凹模当把3Cr2W8V钢热挤凹模的硬度值从40HRC降到3738HRC时，使用寿命从10002000次提高到60008000次。在锻件飞边切除时，凸模底要尽量与锻件的上侧表面相吻合一般情况下，冲裁间隙放大可以延长切飞边模寿命。模具设计时合理选择模具材料，对模具的使用寿命也有很大的影响。选择模具材料时，根据模具的工作条件、生产批量以及材料本身的强韧性能来选择，应尽可能选用品质好的钢材。一般模具的制造费较高，而材料费用一般仅是模具价格的6%20%。对模具材料要进行质量检测，模块的化学成份要符合国际上的有关规定。5Cr2N

5、iMoVSi钢是在5CrNiMo和4Cr5MoSiV(H11)钢的基础上研制的新钢种。具有高热稳定性；高韧性；高寿命的特点，强度高于5CrNiMo钢而稍低于4Cr5MoSiV(H11)钢；冲击韧度高于5CrNiMo钢和4Cr5MoSiv(H11)钢；淬透性接近5CrNiMo钢。加热时奥氏体晶粒长大倾向小，热处理温度范围较宽，有利于大尺寸模块长时间加热保温。特别是，钢的热稳定性高于5CrNiMo钢，接近于4Cr5MoSiv(H11)钢。因此特别适合于与锻件接触时间较长因而模具工作面温升较高的压力机锻模，和模锻锤锻模。 在确信模块材料合格的情况下进行锻造，通过锻造有效改善工具钢的碳化物偏析，一般锻

6、造采用轴向、径向反复镦拔，经多次十字镦拔才能避免可能出现的成份偏析、杂质超标等内部缺陷。锻造后采用超声波探伤等无损检测技术检查，确保模具锻件毛坯内部质量良好，避免可能出现的冶金缺陷。同时热处理不当是导致模具早期失效的重要原因，模具热处理包括锻造后的退火，粗加工以后高温回火或低温回火，精加工后的淬火与回火，电火花、线切割以后的去应力低温回火。只有冷热加工很好相互配合，才能保证良好的模具寿命。在锻造模具机械加工过程中，合理确定机械加工制造工艺和加工精度，对模具的使用寿命同样有很大的影响。制造工艺首先要解决加工后的加工变形与残留应力不能太大。粗加工时最好不要使表面粗糙度Ra3.2m，特别应注意在模具

7、工作部分转角处要光滑过渡，减少热处理产生的热应力。模腔表面加工时留下的刀痕、磨痕都是应力集中的部位，也是早期裂纹和疲劳裂纹源，因此在锻模加工时一定要刃磨好刀具。平面刀具两端一定要刃磨好圆角R，圆弧刀具刃磨时要用R规测量，绝不允许出现尖点。在精加工时走刀量要小，不允许出现刀痕。对于复杂模腔一定要留足打磨余量，即使加工后没有刀痕，也要再打磨抛光，打磨时要注意防止局部出现过热、烧伤表面和降低表面硬度。锻模粗加工时要为精加工保留合理的加工余量，因为所留的余量过小，可能因热处理变形造成余量不够，必须对新制锻模进行补焊，若留的余量过大，则增加了淬火后的加工难度。当锻模燕尾支承面与分模面平行度超过要求时，会

8、使锻模锁扣啃坏或打裂，重者会打断锤杆甚至损坏锤头，所以在锻模加工中除对模腔尺寸按图纸要求加工外，对其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工并严格检验。有些厂对小型锻模热处理后用平面磨床磨削上下平面，对大型锻模用龙门刨床以刨代刮，保证制造精度。锻模模腔的粗糙度直接影响锻模寿命，粗糙度高会使锻件不易脱模，特别是中间带凸起部位，锻件越深，抱得越紧，最后只能卸下锻模用机加工或气割的方法破坏锻件。由于粗糙度值高会使金属流动阻力增加，严重时模锻若干件以后会将模壁磨损成沟槽，既影响锻件成形，也易使锻模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小，而且抗咬合和抗疲劳能力强，表面粗糙度一般要

9、求Ra=0.40.8m。模具的制造装配精度对模具寿命的影响也很大，装配精度高，底面平直，平行度好，凸模与凹模垂直度高，间隙均匀，亦可获得相当高的寿命。对热挤压锻模，模套内形与凹模外形的配合间隙均匀，才能保证凹模在工作状态受力均匀，保证凹模的正常使用。要想提高模具的使用寿命，平时使用模具时要精心操作，精心维护，还要注意对模具进行维护保养，防止人为的误操作造成模具的非正常损坏。有了小问题要及时处理，防止小问题变成大问题，对于长时间工作的模具，为防止模具温度过分升高产生回火现象，应及时对模具进行冷却。此时，最好采用风冷方法冷却模具。为了防止模具工作表面生锈，应尽可能避免用水冷方式冷却模具。热挤压模具使用一段时间以后，在内应力积累到一定限度之前，应考虑进行适当的低温回火处理以消除残余应力，延长模具使用寿命。对于反复使用的预应力圈，如经过几次压出后，应采去