模具用钢大多为高碳、高合金钢,这些材料存在成分偏析、组织偏析、碳化物粗大不均、晶粒粗大等缺陷。锻造的目的就是提高材料的均匀性,改善碳化物的结构和分布,焊合内部缺陷提高材料的致密性,改善材料的流线分布提高材料的承载能力。
高碳高合金钢导热性差,塑性低,变形抗力大,锻造温度范围窄(200℃左右),因此,在锻造的加热和冷却过程中产生内应力的倾向性较大,难于变形,易于过热,易于锻裂。必须遵循以下工艺操作要点:
①锻造加热和冷却要以缓慢而均匀的速度进行。对于尺寸较大的坯料需进行预热,再进行加热。加热时要经常翻动,使温度均匀,以减少内应力,锻后在干砂内冷却。
②严格控制锻造温度范围,低于终锻温度时必须立即返炉,温度回升后再锻时应减轻锤击,并力争一火锻成,终锻温度不要高于1 000℃,以免锻后晶粒粗化。
③锻造时,所用工具的圆角半径应大些,表面要光洁并进行预热,锤头与锤砧应预热至200~300℃。
④锤击操作应掌握“二轻一重”和“两均匀(各部温度均匀、变形均匀)”的操作要领,以减少内应力,为确保做到“两均匀”,锻件应经常翻动和送进,压下量要适中,不要在同一部位重复变形。(www.xing528.com)
⑤锻件要尽量避免冲孔和扩孔,必须冲扩孔时,冲头锥度不宜过大。孔不能一次冲透需经中间加热后从反面将孔冲通。
控制高碳高合金钢的锻造质量,还需注意锻造方法的选择。一般来说,对于较小锻件,或心部质量要求不很高的模具锻件,如冲头、滚丝模、圆剪刀等可采用轴向反复镦拔;对于工作部位在心部的某些模具锻件,如冷镦凹模,可以采用径向反复镦拔;对于内部及外部质量要求很高的锻件,如冷冲模、拉深模可采用十字镦和三向镦拔。镦拔的次数取决于碳化物不均匀的级别和对碳化物不均匀度级别的要求,一般每镦拔3次可提高1~2级。反复镦拔时的总锻造比是各次锻造比之和,总锻造比一般选取8~10,反复镦拔时的每次锻造比应为2左右,不宜太大。
为使锻造深透,锻锤吨位应选择得当。吨位过小,变形只在表面进行,锻坯心部质量得不到改善。吨位过大,打击过重,容易锻裂。锻造高合金钢时,锻锤吨位的选择可参见表5-29。锻造低合金工具钢或碳素工具钢时,锻件的尺寸或重量可加大一倍。
表5-29 锻造高合金钢锻锤吨位的选择
钢结硬质合金锻造的最初1~3火,一般是进行镦粗和拔长。拔长宜尽量在V形铁砧或胎模中进行。待锻透后再逐步改变坯料的形状和尺寸。
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