【摘 要】本文主要根據(jù)了沖壓工作經(jīng)驗(yàn)和國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口沖模使用經(jīng)驗(yàn)，提出了合金工具鋼改鍛工藝和改鍛操作實(shí)施的幾個(gè)要點(diǎn)，以對(duì)相關(guān)人士提供一點(diǎn)借鑒。

【關(guān)鍵詞】合金工具鋼 沖模 鍛造 實(shí)施要點(diǎn)

隨著社會(huì)的發(fā)展，合金工具鋼被廣泛的運(yùn)用在各個(gè)行業(yè)，特別對(duì)于模具制造業(yè)，是合金工具鋼使用最多、最廣泛的行業(yè)。目前世界上所具有的的合金工具鋼的種類很多，其中具有代表性的有高合金工具鋼、合金工具鋼、碳素工具鋼、低合金工具鋼等，雖然我國(guó)的合金鋼種類繁多，但是我國(guó)生產(chǎn)的模具壽命普遍都比較低，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在制模材料和沖壓件類似的情況下，模具壽命只有發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3~1/2。所以加強(qiáng)模具壽命的研究是我國(guó)一個(gè)比較重要的工作，具有很深的社會(huì)影響。

一、沖模鍛坯概述

通常，沖模失效具有4種較為常見(jiàn)的形式，其中最為普遍的失效形式則是磨損，由于其在沖模失效的表現(xiàn)形式下最為常見(jiàn)，因此在對(duì)當(dāng)前的沖模研究過(guò)程中，主要是對(duì)報(bào)廢沖模進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，上述所說(shuō)的所有失效形式其主要的產(chǎn)生原因離不開(kāi)其材質(zhì)的性能與質(zhì)量因素。通常情況下沖模失效的形式其最主要是存在著三種情況，首先則是刃口出現(xiàn)過(guò)度磨損情況，而此種表現(xiàn)則是在沖裁模上，其凹凸模所出現(xiàn)的磨損主要是由于制模與熱處理之間的關(guān)系，因此在選用沖裁模的時(shí)候，首先要考慮到其質(zhì)量，那么耐磨合金材料則是最佳選擇；因此在改鍛制坯的過(guò)程中，不僅要實(shí)現(xiàn)淬火，而且還要對(duì)凹凸模進(jìn)行軟氮化、淡化以及滲流處理，以此來(lái)增強(qiáng)其表強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)了該方法進(jìn)行處理可以使沖模的壽命至少提高2倍；其次為凸模斷裂，該現(xiàn)象主要出現(xiàn)在非圓形沖孔凸模上，除了上述說(shuō)的材料和熱處理外還與橫斷面的復(fù)雜性有關(guān)，所以要避免該類情況的出現(xiàn)，除了上述所說(shuō)的處理外還應(yīng)該改善凸模橫斷面的形狀；最后則是成形型腔磨損和凸模墩粗，該類失效現(xiàn)象主要出現(xiàn)在壓波、壓花、壓印、沖擠、擠凸、打扁等成形沖模上，這類情況的有效措施是對(duì)模腔表面強(qiáng)化和拋光，然后再配以潤(rùn)滑劑，通過(guò)這些處理能夠有效的避免這類失效現(xiàn)象，從而提高模具的使用壽命。

二、高合金工具鋼改鍛的重要意義

高合金工具鋼是沖模普遍使用的材料，它具備的力學(xué)性能高低和沖模的性能與使用壽命有很大的關(guān)系。國(guó)外通常都使用改鍛的工藝來(lái)改善高合金工具鋼的力學(xué)性能，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的高合金工具鋼，特別是冷作模具用的高合金工具鋼普遍都存在共晶碳化物不規(guī)則和不均勻的情況，如果不對(duì)其進(jìn)行改善，其根本不能滿足沖模的需求，所以通過(guò)先進(jìn)的鍛造工藝對(duì)其進(jìn)行改善顯得尤為重要，這不僅是滿足沖模的需求，還能有效的提高其使用壽命。對(duì)于冷作模具高合金鋼鍛造，不僅是為了使其達(dá)到理想的幾何形狀，消除如非氧化氣孔、鍛焊內(nèi)部疏松、緊密組織等缺陷外，最重要的是通過(guò)改鍛能夠有效的提高其力學(xué)性能，以達(dá)到提高使用壽命的目的。

三、改鍛工藝的基本要點(diǎn)

在高合金工具鋼鍛材進(jìn)行改鍛過(guò)程中，首先得正確認(rèn)識(shí)其和一般自由鍛是有很大區(qū)別的，其中的各個(gè)環(huán)節(jié)也具有不同的要求和不同的操作工藝，所以要想將其改鍛成高質(zhì)量、高性能的沖模凹、凸模鍛坯，一些基本的工藝要素得在改鍛前進(jìn)行確定。

（一）原始毛坯的相關(guān)要求

模具制造基本都是小批量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，對(duì)模具鍛坯的原始毛坯下料主要采用的方式是鋸切割，對(duì)切割的要求是要保證兩端的平面平整，即切割的傾斜角度不得超過(guò)10°，除此之外，對(duì)毛坯的尺寸還要對(duì)火耗和加工余量進(jìn)行考慮。然后為了方便對(duì)材料中的組織顆粒較大的碳化物進(jìn)行打碎，達(dá)到首次墩粗鍛造比符合要求的目的，本文推薦毛坯的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)該滿足以下的公式，對(duì)于圓坯料，滿足2d

（二）加熱操作的要求

對(duì)于常用的高合金工具鋼鍛造加熱的規(guī)范要求如下表：

表1 剛鍛造加熱規(guī)范表

（三）鍛造設(shè)備的噸位要求

高合金工具鋼在鍛造和普通碳鋼鍛造相比，其強(qiáng)度要比普通碳鋼要高很多，使得其可塑性就較差，所以對(duì)溫度的要求也比普通碳鋼的要求更高。為了能夠在最有利的溫度下進(jìn)行鍛造，方便擊碎鋼中的雜質(zhì)顆粒，達(dá)到改鍛的目的，所以在鍛造高合金工具鋼時(shí)，選用高一些的噸位鍛造設(shè)備是一種有效的措施，根據(jù)高合金工具鋼的重量選擇噸位鍛造設(shè)備推薦如下表：

表2 噸位鍛造設(shè)備推

（四）鍛造墩拔對(duì)鍛坯的具體影響

在自由鍛造時(shí)，鍛造的質(zhì)量不僅體現(xiàn)在鍛件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量上，還體現(xiàn)在鍛件的內(nèi)部改善質(zhì)量上。根據(jù)目前鍛造的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，前者是比較容易達(dá)到的，后者仍需要依靠鍛造變形工步來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)一般的低合金鋼或者碳鋼在鍛造時(shí)保持在始鍛溫度下，只要加大鍛造比，猛烈的對(duì)其進(jìn)行鍛打，那么就可以達(dá)到改善內(nèi)部質(zhì)量的效果，而對(duì)高合金工具鋼，由于其具備了可塑性低的特點(diǎn)，采用自由鍛造的方法顯然不太合適。不過(guò)高合金工具鋼在三向壓應(yīng)力狀態(tài)下它的可塑性會(huì)得到提高，所以可以根據(jù)這一特點(diǎn)在自由鍛造中采用方一扁方一方拔長(zhǎng)的鍛造工步，可以使鍛坯的受力趨近于三向壓應(yīng)力，以提高其可塑性，達(dá)到改鍛的效果。

（五）高合金工具鋼的改鍛工步選定

高合金工具鋼的改鍛具體要求是共晶碳化物應(yīng)該細(xì)小，分布均勻而規(guī)則。為了使未經(jīng)精煉過(guò)的高合金工具鋼鍛材滿足沖模鍛坯的要求，有如下兩種改鍛的辦法：一是變向反復(fù)墩拔三次以上，二是順纖維方向墩拔三次以上。針對(duì)前者的要點(diǎn)是一火內(nèi)要完成所有的十字墩拔，墩粗前后鍛坯高度要相差一倍，鍛造比也要大于2，為了防止墩粗凸肚出現(xiàn)裂縫或裂紋的情況，在采用方一扁方一方的走料方式下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)多次快打；針對(duì)后者，主要是沿著原始毛坯的纖維方向在一火內(nèi)快速墩拔三次以上，這里值得注意的是鍛造比也要大于2。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上所述的方式進(jìn)行高合金工具鋼的鍛造，高合金工具鋼鍛坯中的共晶碳化物不均勻度較為容易的達(dá)到國(guó)標(biāo)水平，經(jīng)過(guò)鍛造的高合金工具鋼制造的沖模的壽命和原有的壽命相比，其壽命得到了大幅度的提高。

作者簡(jiǎn)介：劉久權(quán)（1955-），男，工程師，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)會(huì)員。研究方向：工具鋼壓力加工及熱處理。