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锻模,基础知识,第一章 锻模的结构 锻模是金属在热态和冷态下进行体积成形时所用模具的统称。根据不同的情况，锻模有多种分类方法。按所用设备不同，锻模可分为锤用锻模、锤用胎膜、螺旋压力机用锻模、热模锻压力机锻模、水压机锻模、辊锻机锻模等；,按工艺用途不同，锻模可分为锻造模具、挤压模具、冷镦模具、校正模具、切边模具、精整模具等；按锻模的结构不同可分为整体锻模和组合镶块锻模；按终锻模膛结构不同，锻模可分为开式锻模和闭式锻模；按分模面不同，可分为单个分模面锻模和多向分模面锻模。,以锤锻模为例，通常有单模膛锻模和多模膛锻模。锻模用燕尾槽和斜楔配合使锻模与锤头和模座固定，防止脱出和左右移动；用键和键槽的配合使锻模定位准确，并防止前后移动。如图一所示为单模膛锻模，图二所示为多模膛锻模,图一 单模膛锻模及其固定1下模 2上模 3锤头 4模座 5上模用楔 6上模用键 7下模用楔 8下模用键 9模座楔 10砧座,单膛锻模是在一副锻模上只具有终锻模膛一个模膛。单模膛一般为终锻模膛，锻造时常需空气锤制坯，再经终锻模膛的多次锤击一次成形，最后取出锻件切除飞边。,图二多膛锻模和切边模 1-拔长模膛 2-滚挤模膛 3-终锻模膛 4-预锻模膛 5-弯曲模膛,多膛锻模是在一副锻模上具有两个以上模膛的锻模，多模膛锻模在模具上设置有拔长模膛、滚挤模膛、终锻模膛、预锻模膛、弯曲模膛，制坯、预锻、成型在同一副模具上一火完成。,锤用胎膜按照结构不同分为摔模、扣模、垫模、套模、合模和漏模等。,摩擦压力机具有蒸空模锻锤和曲柄压力机双重工作特性，其锻模结构既可采用锤锻模结构，也可采用机锻模结构。锻模是通过模架紧固在滑块底面和工作台面上。模架由上下模座（板）、导向部分、顶出部分和紧固件等组成。,4键槽 5燕尾,图五 摩擦压力机闭式镦锻模1凸模 2凸模固定座 3凹模 4压紧圈 5底板 6顶杆,图六 闭式套筒胎膜,图七 胎膜锻冲孔切边复合模,第二章 锻模的工作条件及失效形式2-1 锻模的工作条件 锤锻模、机锻模是在自由锻锤、模锻锤和压力机上使用的热成型模具，是典型的热作模具，工作过程中既承受机械负荷，又承受热负荷。机械负荷主要是冲击力和摩擦作用，热负荷主要是交替受热和冷却。工作条件比较恶劣，失效形式和影响因素也比较复杂。,一、模具的受力 锻模在工作时承受多次冲击载荷，冲击力大小与锻锤（机）的吨位有关。模具型腔受坯料变形的反作用，型腔表面承受很大的压力，受模具型腔结构形状的影响，不同部位会有不同的应力状态。,二、模具的受热 锻模在使用前先要进行预热，在使用中与炽热坯料接触又进一步被加热。另外坯料变形与型腔表面摩擦所产生的热量也有一部分被模具吸收。模具受热后的温升主要取决于坯料温度的高低、与模具接触的时间长短，同时还受模具的导热能力、冷却和润滑条件、模具的工作频率等因素的影响。模具型腔受热后的温度可以直接和间接测定，也可用下面的经验公式估算，即：,T=0.38T1+0.62T2 T模具型腔受热温度（）T1被加工毛坯的温度（）T2锤锻模的原始温度（）锻造钢件时，坯料温度通常在1000以上，模具型腔表面的温度通常在500600，其中凸起部位吸热较多，温度可高达750。随着模具温度的升高，局部温度将超过模具的回火温度，从而产生组织和性能的变化，温度分布的不均匀，导致出现热应力，影响锻模的使用寿命。,三、模具的冷却 在锻造过程中为减轻模具的热负荷，控制其温升，用冷空气、盐水、油等介质对模具型腔进行冷却和润滑，模具型腔不断受到加热、冷却的反复作用，冷热交变负荷，势必引起模具产生热疲劳现象。四、型腔表面摩擦 被锻金属坯料在模具型腔内热塑变流动，将对模具型腔表面产生摩擦作用，模腔表面受热氧化也影响摩擦和磨损过程。,2-2 锻模的基本失效形式 锻模在上述复杂条件下工作，其失效形式也复杂多样。其基本失效形式有型腔部分的模壁断裂、燕尾开裂、型腔表面的热疲劳、塑性变形和磨损。一、模具的断裂 模具的断裂不仅影响生产，而且危及人身安全，是最危险的一种失效形式。,1、模具断裂的类型 按断裂的性质，可分为早期脆性断裂和机械疲劳断裂两种类型。模具的早期脆性断裂一般发生在模具首次使用时，是在锤击次数较少时就会发生，有时仅锤击一次就发生断裂。其断口的形貌特征是从断裂源开始，裂纹呈人字花纹向外扩展。（锻模在首次使用时，操作工一定要十分注意。）模具的机械疲劳断裂是在模具经受多次锻击后发生的断裂，其宏观和微观断口也具有一般疲劳端口的特征，但宏观断口上的裂纹扩展区一般较小。,两种断裂形式可以从断口的特征加以区别。疲劳破裂断口一般可分为两部分：一部分是疲劳裂纹发展形成的疲劳破裂部分，这部分由于疲劳裂纹随着锻打过程时进时停常常呈现出贝壳形状；一部分是突然断裂部分，这部分的裂纹是急速发展的，端口成凸凹不平的粗糙状态。,前者也就是通常所说的“旧茬”，后者称“新茬”。脆性断裂由于是产生裂纹后急速扩展的，所以端口不呈贝壳形状。,2、模具断裂的形式 常见的模具断裂形式主要有四种。图2-2燕尾转角处开裂第一种是燕尾根部转角处产生的裂纹造成燕尾断裂。据国内资料介绍和我单位模具失效的情况看，有1030的锤锻模因燕尾开裂而失效。,造成开裂的主要原因：,其一是燕尾多在刨床上加工，粗糙度较低，存在加工刀痕时燕尾根部凹槽有应力集中，易在冲击载荷的反复作用下在刀痕处萌发疲劳裂纹，裂纹沿着刀痕横向延伸并向纵深扩展，造成燕尾断裂和模具破裂；其二是多模膛锻造时燕尾与锤头和砧座的燕尾槽接触，而两侧是悬空的，由于上述隐患的存在，偏心打击时燕尾根部转角处应力集中较大而造成破坏；,其三设计不合理、制造不良或设备与模具结合部变形造成模块两侧（肩部）与锤头、模座接触，而使燕尾悬空，更容易造成破坏；其四是模具本身材质和锻造缺陷及纤维方向不对、燕尾部分热处理硬度偏高，也易造成这种破坏。燕尾部位硬度低对裂纹萌生的抗力低，硬度过高则对裂纹扩展的抗力低。一般燕尾部分的硬度应比模腔部分低HRC 57度。,第二种是沿高度方向开始于模腔深处的纵向裂纹造成模具破裂。其主要原因：其一是锻模的高度（厚度）不够，在锻击时模腔侧壁承受很大的压力，当应力值超过材料的强度极限时便引起破裂；其二是当模腔内圆角不足、有深而狭窄的凹槽、型槽根部留有加工刀痕，这时易造成应力集中而产生破坏。,第三种是模壁被打断。其原因主要是两方面：其一是模壁太薄，强度不够；其二是模腔较深时模壁斜度和底部圆角小且留有加工刀痕。模壁破裂多发生于闭式锻模和镶块锻模。,闭式模锻在模腔已基本充满再进行打击时，锤头（滑块）的多余能量主要靠模具和设备的弹性变形所吸收，坯料被压缩后将模具内腔撑大，当撑力超过模具材料的应力极限时，将模壁撑破。,用楔铁紧固的的镶块锻模，楔铁槽是模具的薄弱部位。一般楔铁与模座楔铁槽的配合斜度为1：100，当用大锤或撞锤打紧楔铁时其冲击力将会对楔铁槽的斜面上产生约50倍以上的正压力，也就是说撞锤给楔铁1吨的冲击力会使模座楔铁槽的侧壁产生约50吨的正压力。,因此，模座模壁厚度不足或打进楔铁时过大的冲击力以及楔铁槽转角处的加工缺陷都会导致模壁破裂。,第四种是锻模凸锁扣被挤断。由于下模温度升高比上模快，容易出现卡模现象，所以，锻模采用角锁扣结构时通常把凸锁扣布置在下模上，其配合面为斜面配合。,造成凸锁扣被挤断的原因主要有三个方面：其一是锻造带有落差的锻件时由于分模面不在同一平面上，变形时产生的水平错移力要靠锁扣来平衡。其二是模具安装时上下模中心不重合造成有的锁扣间隙偏小，模具打靠时锁扣切合面的水平挤压力过大。其三是设备导轨间隙大造成上模摆动，合模时主要靠锁扣导向，强大的冲击力易造成锁扣根部疲劳断裂。,造成锻模断裂的因素较多，主要有：模具结构设计不合理造成应力集中、模具材料冶金质量不高或锻件质量缺陷、热处理缺陷和机械加工缺陷、模具的不正确安装等。这些因素均可诱发裂纹萌生，并导致早期断裂和机械疲劳断裂。,二、型腔表面的热疲劳 所谓“热疲劳”是指模具在循环热应力的反复作用下所产生的疲劳裂纹和破坏。锻模尤其是大锻模，工作过程中模具型腔表面受急热、急冷的作用而内层的温度变化较小。因而，表层的热胀冷缩受到内层的约束而产生热应力。如果热应力大于材料的屈服点，便会产生压、拉塑性应变。模具经过一定的周次产生循环的塑性应变，导致型腔表面产生许多细小的裂纹，即热疲劳裂纹。,通常锻模锻压数千次有的仅数百次就会出现热疲劳裂纹。根据热应力的分布和作用方向热疲劳裂纹可以呈条状、放射状，有的则连成网状，通常所称作“龟裂”。,图2-6 左图为龟裂 右图为深热裂,热裂纹属于细小浅表裂纹，深度一般仅数毫米，它的产生使型腔表皮有了膨胀、收缩的余地，热应力得以松弛，裂纹不会向纵深延伸，这是热裂纹的正面作用。普通锻模出现热裂纹后仍可使用。但是随着机械应力的继续作用和裂纹处继续氧化腐蚀以及坯料的摩擦、挤入对裂纹产生一个扩张作用，将使裂纹向纵深扩展，可能成为脆断和疲劳断裂的裂纹源，这是热裂纹的负面作用。这种端口的开裂部分已氧化，呈深灰色，里面存在脱碳层。,因此，对于已产生热裂纹的锻模，在使用到一定程度时要及时焊补和翻修，防止模具断裂。,三、型腔表面的磨损 锻模在机械负荷和热负荷双重作用下，一方面坯料对型腔表面产生冲击性的接触应力，另一方面坯料塑变流动对型腔表面产生强烈的摩擦。在型腔表面与坯料滑动摩擦较小的部位（在模具的突出部），由于较大接触应力的重复作用，易使形腔表面产生小块剥落，形成痘状麻坑。在型腔表面受坯料滑动摩擦较大的部位（在模腔的口部和飞边槽桥部），由于摩擦切应力和热负荷的作用，易产生氧化磨损和热粘着磨损，坯料与模具型腔局部发生粘合，继而在粘合处产生擦伤沟槽，在粘合处产生破坏。,四、模具形腔的塑性变形 锻模的塑性变形常发生在模具形腔中受力大且受热温升高的部位，如肋、凸台等突出部位。模具型腔在坯料的高温、变形过程摩擦产生的温升作用下（高于模具的回火温度），使模具材料的屈服强度下降，表面产生了软化层，在软化层较深的部位，则会产生棱角堆塌或使型腔深处产生凹陷等塑变现象。,因此，在锻造过程中，要选用合理的变形速度、操作方法和冷却、润滑方式，尽量减少坯料在模具中的停留时间，同时应合理的调节锤击速度和打击能量，尤其是在模具打靠时应避免重击。在毛坯充满模膛后，锤头（滑块）的多余能量主要由模具和设备的弹性变形所吸收，坯料被压缩后，使模具的内腔撑大，模具承受很大的应力，反复多次的冲击载荷作用，势必造成模具的塑变和破裂。,由于摩擦压力机的冲击速度约为锻锤的三分之一，坯料的变形靠冲击与挤压双重作用，型腔表面摩擦剧烈，模具承受的冲击载荷相对较小，但热负荷大，工作温度高，热疲劳、塑变和磨损是其主要失效形式。,上述几种失效形式在同一模具上都可能出现，这是因为模具不同的部位有不同的工作条件，从而导致不同的失效形式。如：坯料相对模具型腔表面有剧烈流动的部位可产生磨损；压入坯料深处的突出部位可产生热疲劳；应力集中的部位可产生疲劳裂纹等，但最先导致模具失效的可能只是其中的一种。,第三章 热锻模材料及选用3-1 模具所选用的材料应具备的性能1、在高温冲击状态下具有较高的力学性能：较高的强度、硬度、冲击韧度和断裂韧度，能承受较大的变形抗力和具有较强的耐磨性。2、较好的耐热疲劳性：导热性好、热膨胀系数小，以推迟热疲劳裂纹的产生，使锻模在冷热交变的工作条件下仍具有较高的使用寿命。,3、较高的回火稳定性和良好的抗氧化性：在工作时不致因受热产生硬度下降的现象，防止模具产生早期塑变、和型腔表面粗糙度下降。4、淬透性能好：能使尺寸较大的锻模在整个截面上性能一致性。5、良好的加工工艺性能：便于热加工和切削加工。,3-3 模具材料选用的原则锻造模具失效的主要原因是受力过大、过热、磨损和热疲劳。对于大多数模锻锤和锻造压力机用的锻模模块，其工作硬度一般不大于HRC50。锻模一般截面较大，应选用淬透性较高的钢种，以提高模块心部的性能。为了提高热作模具的使用寿命，往往选择纯净度高、等向性好、经过炉外精炼、电渣重熔和多向锻造的高质量模具钢。,锻模尤其是锤锻模最危险的失效形式是断裂，为了保证其韧性，在锻一般钢件时模具材料主要采用中碳、多元低合金的高强韧热模具钢。通常锤锻模大型或复杂模具多采5CrNiMo中小型模具多采5CrMnMo。锻造压力机用整体模选用5CrNiMo 或5CrMnMo；镶块模镶块可选用4Cr5MoSiV1（H13）或 3Cr2W8V，模座可选用ZG50Gr或锻钢45Mn2。,大型机锻模的主要失效形式与锤锻模相似，中小型机锻模的主要失效形式与热挤压模类似，因此它们的选材应与锤锻模用钢和热挤压模用钢相交叉。与模锻关联的切边、修整工序，当进行热切边或修整时，往往采用4Cr5MoSiV1或8Cr3材料制造的模具。当进行冷切边或修整时则采用Cr5Mo1V，Cr12MoV1或6CrW2Si材料制造的模具。,由于锻模不断向多品种、精密化、大型化和复杂化的方向发展，近年来又研制出一批新的热模具钢新品种，但这些新钢种多适用于机锻模。,模具材料费占模具总价格的35左右，因此在选材方面应综合考虑模具的种类（具体使用的场合）、制作批量、制作材料和制件复杂程度等因素、以及材料价格和供货情况等。,第四章 锻模的检验 根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%；滑润问题、设备问题等因素约占20%。因此，在模具设计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺，正确的安装使用模具对提高模具的质量和使用寿命至关重要。,锻模无论是外协到模具厂加工还是自制加工，在投入使用前都要进行严格的检验，各方面都符合图纸要求后方能安装使用。尤其是外协加工的大型或复杂模具，在制造过程和加工完毕都要到模具厂进行现场检查验收。检验模具主要应注意以下几个方面：,4-1模具材料及热处理 锻模的失效实质上就是在特定负荷下具有特定形状的模具材料的失效，模具所需的各种力学性能（如：强度、韧性、耐磨性等）都是通过热处理而获得的。材料与热处理在锻模的失效因素中约占70%因此，验收模具首先注重模具的选材与热处理。,1、选材 模具厂（自制）制作模具选用的材料应符合模具图所规定的材料牌号；锻件的坯料应选择用电炉冶炼、炉外精炼浇注的钢锭通过锻造或轧制的钢坯，然后进行二次锻造，也可用电渣重熔钢锭直接进行锻造。模具毛坯锻造比一般应大于4，锻件金属纤维流向和分布合理。对大模块锻件进行超声波探伤，有必要时应从锻件取样进行化学成分化验。模具厂应提交模具锻件的材质证明和理化分析单。,锻模模块材料的流线应垂直于打击方向，且流线被模膛切断的数量愈少愈好，绝对不允许流线方向与打击方向向平行。对于短轴类锻件，模块的流线应与键槽的中心线向平行。,如图4-2所示。对于长轴类锻件，当锻模损坏的主要方式是磨损时，流线方向应当与锻件的轴线方向平行（即平行于锻模燕尾槽方向），如图4-3所示；当锻模的损坏主要是破裂时，流线方向最好与键槽中心线平行。,2、热处理模具厂交付模具时应提供模具硬度检测报告，重要或大型模具应查看最终热处理纪录。模具在淬火后应及时、充分的进行高温、低温两次以上回火，燕尾应采用适当的工艺回火，燕尾硬度要低于模面硬度HRC57。模具回火工艺不当，将使模具存在较大的内应力，极易导致模具早期断裂。,2005年我单位外协加工的一付前盖锻模，就是因为模具厂淬火后未及时回火、回火时保温时间又太短，结果模具送来后在工房里放置两天后自行开裂就是一个典型的案例。,4-2 模具外观检查1、模具表面不允许有裂纹、碰伤、腐蚀和严重氧化的缺陷，毛边、毛刺去除干净。模腔各部的过渡处圆角半径符合要求，圆弧连接应平缓圆滑，不允许有尖锐转角，不允许有加工中因进刀太深留下的局部刀痕和接刀痕迹。,2、模具各部的表面粗糙度符合图纸要求，模槽部分必须进行抛光处理，尤其是模腔窄槽底部、燕尾根部转角凹槽、镶块模座楔铁槽底部转角处、定位键槽底部和钳口部位是检查的重点，不允许有肉眼可见的刀痕。3、对于采用电火花加工的模具，要求在电加工后进行一次低温补充回火。（模具电火花加工时放电的瞬时温度很高，使被加工表面层快速溶化又快速凝固，形成硬度很高的白亮层，白亮层硬度高、脆性大，会出现显微裂纹，通过回火可降低脆性，消除应力，防止裂纹扩展。）,大型镶块模模座、摩擦压力机上下模板、切边模模座如采用铸钢件，其化学成分和机械性能应符合设计要求。铸造模块的重要表面和受力较大的部位不允许有气孔、砂眼、缩孔、裂纹等，模块非加工表面上的浇冒口残余部分必须清除干净。锻钢件大型锻模的非模面、非基准面、非配合面部位在加工时允许残留少量的锻造黑皮。,4-3 模具几何形状检测1、模具外形尺寸及基准面、分模面；模具燕尾倒角、根部圆角、键槽、镶块锻模的楔铁槽、起重孔；机锻模模板与模具连接部分等部位的相对位置、尺寸精度和形位公差应符合图纸和专用技术条件的规定。,2、将上下模闭合、检验角对齐，检查曲线分模面局部不密合程度和锁扣（导向装置）间隙大小是否符合设计要求。检验角在模具设计和制造、检验时，是各模膛和燕尾的基准面，在生产中是模具调整的依据。,检验角的两个平面互相垂直，一般是做在模块前面与左面或右面，应根据模膛部排的情况而定，以模块铣开部分较少的一面为宜。,3、模腔的尺寸以热锻件图为准。采用样板检查和样件检查的方法进行。一般都应要求模具厂浇样件（从钳口浇入硫磺后铅），验收时对样件用万能量具或划线检查，以确定锻模型槽错移量和全部几何尺寸是否符合图纸和技术条件要求。,浇样件检测合格后要在锻锤（机）上进行试锻，锻造与切边同时进行，锻模与切边模同时检测。形状简单的试造件用万能量具或划线检查；形状复杂不易测量的试造件进行试加工和试装配或在三坐标仪上检测。,第五章 锻模的安装调整5-1安装前的检查无论是安装新模具还是旧模具，使用班组和操作工在安装模具前都应首先对设备和模具进行认真的检查。一是看模具的外观有无碰伤、变形、锈蚀、裂纹；二是对锤锻模、带燕尾的机锻模，燕尾的高度进行测量。三是打开模腔查看形槽的状况是否良好。,设备的检查主要是看锤头、模座（上下模板）的燕尾槽。由于锻模长度的不一致，每套锻模燕尾与锤头及下模座燕尾槽的贴合面也就不一致。长期使用较短尺寸的锻模，会使锤头、下模座与锻模燕尾相贴合的面发生变形和凹陷。上、下模紧固后要用塞尺检查锻模燕尾与锤头及下模座燕尾槽的贴合面是否贴紧，锻模的肩部和楔铁上平面是否保持有0.5左右的间隙。,如果在安装锻模时，贴合面处出现间隙而非接触面（肩部）没有间隙，应及时对锤头和下模座（上下模板）或模具进行修理。楔铁的两个工作面平整光洁，在插入斜楔和垫片时工作面一定要涂油，便于打入，防止粘着（研死）。,5-2锤锻模的安装调整1、安装 将锤头抬起，并用木柱将锤头支撑在装模时要求的高度。将已选好的键放入上模和模座的键槽中。然后将上、下模成对地搬到锤上。用撬杠将锻模拨向靠键的一侧，并在上模的键侧面放好垫片，落下锤头，使垫片嵌在锤头键槽与键之间，打紧插入到燕尾另一侧面的斜楔，将上、下模紧固。,图5-1单模膛锻模及其固定1下模 2上模 3锤头 4模座 5上模用楔 6上模用键 7下模用楔 8下模用键 9模座楔 10砧座,2、调整（1）纵向错移：可通过定位键两侧的垫片调整，应事先准备好自0.5到5毫米厚的各种垫片，供调整时使用，一般只调上模，如错移量过大时，也可上下模同时调整。,（2）横向错移：即左右错移，可根据错移的大小，退出和打紧机架两侧的斜楔，达到调整的目的。（3）转动：即上下模之间转动了一个角度。这时可采用两块专用的斜楔状的垫片，左右两侧前后地放在燕尾侧面，使错移的角度消除。（4）开动锻锤轻轻地空击，再打紧斜楔。没有锁扣的锻模需要查看检验角，若无错移，则预热模具和锤杆进行试锻，并检验首件，合格后，装模工作才告完结,5-3 摩擦压力机锻模安装调整 摩擦压力机上使用的模具与锤锻模不同，它不是用燕尾、斜楔紧固在设备上，而是采用压板依靠螺钉紧固在摩擦压力机上。当摩擦压力机上备有过渡垫板，而垫板上有燕尾槽时，此时可用螺钉将垫板分别紧固于滑块及工作台面上，而具有燕尾的模具,可像锤上锻模一样紧固。摩擦压力机上模具的调整，主要依靠调整上、下模锁扣间隙来实现。,有时，为了避免锻件发生的错移，在模具上增设有导向机构，如导柱及导套等，以保证锻模配合精度。安装模座时，应保证滑块导向和模座导向的一致性和协调性，以防止导向部分的偏向磨损。生产过程中，应经常检查模座导向部分是否配合正常，并及时进行调整,5-4 切边模安装与调整 切边通常在切边压力机（即曲柄压力机和摩擦压力机）上进行。切边模主要由上模（凸模）和下模（凹模）两大部分组成。凹模通常固定于紧固在压力机工作台或垫板上的下模座内；凸模则通常固定于紧固在滑块上的上模座内。有时凸模亦可直接紧固于滑块上。凸模及凹模多用楔或螺钉分别紧固在其模座上。切边模也可带有导柱及导套装置，以保证上下模的对中。,切边模安装时，闭式压力机需将压力机封闭高度调至最大，摩擦压力机需将滑块升至最高位置。装好后，需用点动按钮或用手动操作使滑块逐步慢速下移，使上模接近下模。当滑块达到下死点时，闭式压力机调整封闭高度，摩擦压力机调整定位块高度，以使凸模插入到凹模内一段合适的距离。若间隙不符合要求，则需前后左右进行调整。应注意的是摩擦压力机的定位块必须垫在上下模板之间，决不允许直接垫在滑块下面。,第六章 锻模的使用维护与修理 正确的使用维护锻模，其中包括装模、锻模预热、终端温度控制、及时冷却润滑和清除氧化层，随时修磨出现的缺陷，可以提高锻模的使用寿命，减少不必要的停工损失。,6-1 模具的润滑与冷却良好的模具冷却和润滑可提高模具寿命。模具在使用前需经过预热；而在使用中，因不断与高温的锻造毛坯接触，使模具温度进一步升高。如果不采取必要的降温措施，模具温度可能局部升高至回火温度以上，导致模具提前失效。型槽内凸起的部位，由于接受热量最多，而向模具本体传导散热的能力又差，容易出现过热。为保证模具具备一定的强度和硬度，必须有效的对模具进行冷却。,常用的冷却方式一是操作工用刷子蘸上冷却液在坯料入模前摔在上下模腔上；二是用压缩空气直喷或喷雾（压缩空气与冷却液混合）冷却。,常用的冷却剂是盐水和水基石墨乳。盐水是比较强烈的冷却剂，采用饱和食盐水溶液喷溅进行冷却简便易行，效果较好。因溶液中水分会很快挥发，在型槽表面形成一层盐膜，盐膜是型槽表面与热金属中间很好的抗磨层，故可延长模具寿命。但盐水不起润滑作用，对设备和模具有较大的腐蚀作用。,水基石墨乳，系采用高碳石墨为原料，经过超微粉碎而得到的高纯度超微细天然鳞片石墨粉，以水为载体，加入适当的化学助剂和微量稀有元素而制成的高成分胶态石墨乳剂。石墨乳在锻压过程中，模具和工件间在瞬间使石墨乳具有了滚动和延展性能，减少了坯料与模具间的磨擦，既有良好的润滑性能，脱模效果平稳，又有较好的冷却性能，。,水基石墨乳，具有高的化学稳定性，良好的耐高温附着性，对模具无腐蚀、能够提高模具寿命，提高锻件质量，不污染环境，对人体无害，使用操作方便。使用石墨乳应注意的是，石墨在模腔内既不燃烧也不挥发，容易积淀在型槽的转角处、窄槽底部影响金属流动，造成锻件“缺肉”。因此，要经常检查和清理模具的这些部位。,常用的润滑剂是机油、油剂石墨、二硫化钼粉和玻璃粉（配在机油中使用）。润滑剂通常在精密模锻时使用。普通模锻一般不宜用机油作润滑剂，因在锻击时，机油一方面在型槽内腔内燃烧形成高压气体，另一方面遇热稀释后渗入表面裂纹中，迫使型槽表面裂缝扩展，缩短模具使用寿命。,湿锯末是一种常用的脱模材料。锯末在锻击过程中燃烧，形成高压气体有利脱模，而且不易在型腔转角处形成积淀物。但其不足之处：一是容易在型腔表面形成气蚀沟，二是对作业环境造成一定的污染。,6-2 氧化皮的控制与清除 氧化皮对锻件表面质量和模具寿命有较大影响，如不有效控制和及时清理，落入型槽深处的氧化皮会使锻件高度尺寸不足；当氧化层压入锻件表面，经喷砂或酸洗后，锻件表面会留下凹坑和麻点，深的凹坑会造成锻件报废。在金属流动的过程中，氧化层的存在会加剧模具的磨损。,控制和减少氧化皮的产生，一是在煤气炉加热时应合理调整风量，不要随意延长加热保温时间，二是尽可能采用感应加热方式，采用少无氧化加热。清理氧化皮的方法，一是坯料入模前人工摔打、铲刮；二是在压力机或锤上去除氧化皮，在模具旁安装压缩空气吹管，将毛坯先墩粗一次（或制坯的办法）；然后每打击一二次之后，取出锻件吹除型槽内的氧化皮。,6-3 模具的维护1、在安装和调试模具时，禁止重打空锤；在锻造过程中应根据锻件的大小和变形量调节设备的工作行程和打击能量。2、模具在生产使用过程中由于磨损而使表面粗糙度上升、出现划痕、局部塑性变形而压塌等现象，应及时进行修理、打磨消除故障，否则容易加速恶化，而使模具失效。,3、锻模在使用中和使用完毕一定要仔细检查燕尾根部、斜楔槽根部和型槽的转角部位是否产生裂纹，如有裂纹应及时补焊修复。4、模具使用一定时间后会积聚较大的内应力（残留的机械应力、热应力和组织应力），因此，在模具卸下后或结合模具的焊补修理，进行适当的去应力回火处理，以消除应力，提高模具的疲劳寿命。消除应力回火的温度应低于模具回火温度50100，保温23小时。,5、镶块结构的锻模，如短时间内暂不适用，应将镶块的楔铁打松。6、在每批锻件生产完后，应对锻件作尾件尺寸鉴定，如果锻件尺寸超差，应安排修理模具，保证模具处于完好状态。入库时型腔应抛光，型槽要油封，标志要明显，放置于干燥的地方。,6-4 模具的修理1、模具翻新 在模锻生产过程中，模具型槽磨损而使尺寸超差，或局部产生严重的热疲劳裂纹，因而影响锻件表面质量，乃至难于出模时，模具必须进行翻新。一套模具可以翻新的次数，随模块厚度减去型槽最大深度后的尺寸而不同。一般来说，型槽下面（或上面）剩余的模块厚度，至少应为型槽深度的三倍。翻新之后的模具，还必须满足设备安模空间的最小闭合高度要求。,2、堆焊修复 锻模的失效形式复杂多样，常见的失效形式有型腔裂纹、龟裂、棱角堆塌和燕尾开裂等。对于大多数锻模而言，出现上述失效现象是难以避免的，大部分是可以通过堆焊、修磨而修复的。对失效的锻模如不及时进行修复，就会造成模具提前报废，不但影响产品质量和生产进度，还会加大生产成本。,堆焊修复失效锻模的主要工艺方法是：（一）焊前处理（1）将模具产生裂纹的部位进行打磨，直至打磨到没有裂痕为止，打磨后开口处呈V型。模具塌陷部位也采取打磨的方法，去除一部分材料，转角处加工成圆角，然后将打磨过的部位清理干净，不许留有砂粒、油污等附着物。,（2）将模具放到加热炉中整体加热，升温到400450（低于模具热处理回火温度），保温24小时，使模具加热到内外温度基本一致。（3）将模具从加热炉中取出，型腔朝上，水平放置到平台上，并用石棉布对模具采取保温措施，以延缓模具冷却速度。,（二）焊条、焊机的选择与准备。锻模堆焊一般选用3.24mm的D397热锻模堆焊焊条；切边模刃口堆焊一般选用3.24mm的D337热锻模堆焊焊条。焊条要进300350的烘干处理，并放入保温桶中。焊机采用直流焊机（AX-500型）,直流反接。,（三）堆焊。焊接过程中，电流控制在100A120A，尽可能压短弧长，焊条稍作横向摆动，每次焊道长约为100，厚度约为23mm，在打磨好的缺陷处由下至上逐层补焊，收弧时要填满弧坑。每焊一次用小锤轻击焊道，每焊一层立即清除焊渣。焊接处最后要高出模具原始尺寸23，作为加工余量。在焊接过程中要随时检查每条焊道的质量，发现有气泡、沙眼、裂纹等缺陷时要及时打磨清理，进行补焊，层间温度要控制在300左右。模具在焊接中模块温度下降到200要及时进行加热。,（四）焊后处理。堆焊完后，及时将模具放置到加热炉中回火处理。对于堆焊面积（体积）小、焊后打磨修理即可的模具，一般加热到350400回火2小时左右即可。对于焊后需机加修理的模具则应加热到400450（低于模具热处理回火温度），保温35小时，随后随炉冷却到200左右后从炉中拉出空冷。回火后模具的硬度约为HRC4044,即达到了模具的使用要求，也便于机加。,（五）冷却后将焊接处进行机加或打磨加工，直到符合模具尺寸。在用角磨机或磨头打磨时，磨削进给量不宜太大，粗磨后要进行抛光处理，不应有残留的磨痕。采用焊条堆焊修复锻模使用的设备简单，对性状不规则的型腔进行堆焊修补，适用性好，方便灵活；对于模快整体状况良好，模腔损坏严重的模具，可将型槽全部堆焊后重开型槽，延长模块的使用寿命，效果良好。,作为锻模的设计者、制作者、使用者和管理者都应熟习和掌握相关的模具知识，以便合理设计模具结构、合理加工与装配模具、合理使用与保养模具，延长模具使用寿命，降低生产成本，提高经济效益和社会效益。,