鍛模的使用、管理與維修

遼源煤礦機械制造有限責任公司工藝研究所 （吉林 136201)陳寶國

我公司鍛造分廠是一個以自由鍛造為主的單件小批量生產(chǎn)車間，模具鍛造是我公司在鍛造生產(chǎn)中的一個重要手段，而模具是在鍛造生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備。其使用壽命如何，直接影響鍛件的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料介紹，日本模具費用占鍛件8%，每噸鍛件消耗模具鋼15kg左右（以上數(shù)據(jù)包括模鍛模具），美國略高于日本在10%左右，而我國的模具費用遠遠高于工業(yè)先進國家。降低模具費用的途徑之一就是提高模具的使用壽命。所以，提高模具的壽命是國內(nèi)外鍛造生產(chǎn)中的一個重要課題。如我國南方某廠一年的模具費用是8.5萬元，占廠全部費用17%?？磥砟＞哔M用的多少直接影響車間的經(jīng)費消耗，要搞好這項工作，必須從模具的使用、管理、維修等方面入手，以滿足生產(chǎn)經(jīng)營的需要。

一、模具使用

1.模具加熱與使用

合理設計與制造的模具只有在正確的使用下才能保證較高的壽命，否則，將降低模具壽命。模具使用包括模具預熱、冷卻、潤滑、合理操作、控制終鍛溫度等。

（1）模具預熱 鍛模在使用前必須預熱，以提高模具材料的沖擊韌度。模具在低溫時比較脆，容易產(chǎn)生斷裂。為了防止使用時出現(xiàn)裂紋，預熱溫度一般為150～350℃，高合金鋼可略高些。預熱的方法通常是將燒紅的鐵塊放在模具上預熱，如圖1、圖2所示，或放爐門前烘烤，也可用其他預熱裝置，但必須注意均勻熱透，并防止模膛表面局部回火而降低硬度。預熱的溫度可采用如下方法測定：①憑經(jīng)驗測定。如在模具上放一塊白紙看其是否變黃或涂LAN-68全損耗系統(tǒng)用油，油蒸發(fā)強烈并冒青煙，溫度160～200℃。②用表面溫度計測量。即用300℃水銀溫度計直接在模具上測量。③用測溫合金測量。將測溫合金（36%鉛+64%錫，熔點為180℃；或99%錫，熔點為232℃）鍛成0.5～1mm薄片，測溫時與模具接觸，如在2～3s內(nèi)熔化，表明溫度比合金溫度高50～100℃，模具預熱溫度合適。④用快速測溫筆。在模具上用測溫筆劃上道，若2s內(nèi)變成預定顏色，表明預熱溫度為150～400℃。

（2）模具冷卻 模具在使用過程中必須隨時冷卻，以使模具工作溫度不超過400℃，否則產(chǎn)生局部回火使模膛出現(xiàn)塌陷、龜裂等破裂現(xiàn)象，常用的冷卻方法有：①水冷。對T7、T8、40Cr、45Mn2等一般碳素工具鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼模具，可用冷水或加5%食鹽水冷卻；對5CrMnMo、3Cr2W8V等合金工具鋼胎模則需用40～60℃熱水冷卻。②吹冷。用壓縮空氣吹冷，或用壓縮空氣將食鹽水噴成霧狀進行冷卻。③輪換。用多副模具輪換使用；或?qū)σ讚p易熱零件輪流使用。這樣可使換下的模具及零件有較長時間冷卻。

圖1 紅鐵預熱鍛模

圖2 固定在錘上的模鍛預熱方法

（3）模具潤滑 模具在使用過程中需要進行潤滑，以減小金屬流動阻力，提高鍛件表面粗糙度及減小胎模的磨損來提高模具的使用壽命（見表1）。

表1 潤滑、冷卻劑的配方及優(yōu)缺點

（4）合理操作 為延長模具壽命，生產(chǎn)過程必須有正確且合理的操作方法：①氧化皮又硬又脆，不僅影響鍛件質(zhì)量，還會加速模具磨損，因此，坯料入模前要去凈氧化皮。②操作要迅速，以免鍛件在模具內(nèi)停留時間過長。③要避免用大設備干小活。在沒有其他設備的情況下一定要注意輕打。

（5）控制終鍛溫度 終鍛溫度過低，變形抗力增大，甚至造成打冷鐵的現(xiàn)象，對設備及模具均不利，因此，模鍛時終鍛溫度不得低于鍛造工藝要求。

2.模具損壞原因分析

模具壽命取決于很多因素，包括模具材料、硬度、鍛造金屬組織、鍛造溫度、設備類型、鍛件設計及模具預熱、冷卻、潤滑、去除氧化皮等。正常情況下，模具損壞原因有以下幾點。

（1）裂紋 模具在反復受熱和冷卻的條件下工作，表層產(chǎn)生復雜的熱應力，從而產(chǎn)生細小的網(wǎng)狀裂紋（龜裂），熱應力和機械應力的作用下，在受力較大的部位，尤其在尖角、溝槽部位引起裂紋并擴展導致整個模具開裂。

（2）磨損 坯料在模膛內(nèi)流動與模膛壁產(chǎn)生激烈摩擦，造成模膛表面磨損及尺寸變化。如模膛采用擠壓方式充滿比鐓粗方式充滿磨損要大，在飛邊槽部分磨損更快，變形困難處往往不產(chǎn)生磨損。

（3）變形 因外界高壓和局部高溫使模具局部壓塌或壓堆，造成模具塑性變形（見圖3）。

圖3 鍛模的局部變形

（4）焊合 鍛打過程中，模具表層出現(xiàn)非氧化、非潤滑表面，這種表面容易和坯料表面粘在一起，可能與坯料全部焊合在一起。這種情況與模具磨損情況相反，可導致模膛變小。模具磨損過程可分為3個階段，第一階段模膛相對較快的磨損；第二階段模具相對較隱定；第三階段磨損進行的更快，如圖4所示。

圖4 模具磨損過程

二、模具管理

模具是鍛造生產(chǎn)中的重要工具，在我們這樣一個產(chǎn)品多樣化的鍛造分廠里，模具鍛造是主要的生產(chǎn)途徑，因此，加強模具管理就尤為重要。

1.模具入庫

新制模具入庫前要根據(jù)圖樣及技術(shù)條件，校核模具的各部尺寸和熱處理硬度，避免因熱處理硬度不合適而造成模具斷裂，使模具達不到預期的使用壽命。發(fā)現(xiàn)不符合者應退回加工單位返修。模具經(jīng)校核后合格者即可入庫。

2.庫房管理

模具入庫后，分類擺放。為防止銹蝕應在模腔表面涂一層黃油。為防止混淆，便于管理，應在每種模具上做標記以示區(qū)別，如模具名稱、圖號、材料等。

模具的貯備量可依據(jù)生產(chǎn)計劃來進行測算：最低貯備量=生產(chǎn)數(shù)量×模具制造周期/生產(chǎn)能力。只有最低貯備量是不夠的，因生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)一些其他原因（如打壞、模具制造周期過長等），所以必須有一個經(jīng)濟貯備量：經(jīng)濟貯備量=最低貯量×貯備系數(shù)（貯備系數(shù)一般取1.2～1.5）。經(jīng)濟貯備量反映了模具貯備的合理性，低于經(jīng)濟貯備量滿足不了生產(chǎn)，高于經(jīng)濟貯備量會造成資金積壓。

模具庫要建立一套完整而詳細的賬目，模具進出量應根據(jù)入庫單、報廢單而加減，做到賬卡物相符。

3.生產(chǎn)中模具的管理

要建立健全模具領用制度，領用者要填寫領用小票，作為憑證，首先領用者要根據(jù)產(chǎn)品圖樣、工藝對模具進行復核，認定合格后才能用于生產(chǎn)。當用完或更換時，要把模具送回原來位置，由管理人員寫上標記。一套模具的各部分壽命不一，為了加強管理應根據(jù)模具使用壽命確定生產(chǎn)者的模具消耗定額：模具消耗定額=生產(chǎn)數(shù)量/生產(chǎn)能力。

4.模具報廢

由于模具承受巨大沖擊力，模腔受到金屬流動摩擦，模具溫度冷熱的反復交變，使用一定時間后會出現(xiàn)機械裂紋和疲勞裂紋，以及磨損和塑性變形，凡嚴格按照工藝規(guī)程、工藝紀律進行操作而失效的均屬正常報廢。反之，是非正常報廢。對于非正常報廢要加以限制，以保證模具平均使用壽命。

5.模具的計劃

計劃編制要依據(jù)經(jīng)濟貯備量，當庫存低于最低貯備量時就應提出計劃，并及時組織投產(chǎn)，以保證生產(chǎn)的正常進行。

三、模具維修

模具在使用過程中出現(xiàn)局部損傷時應及時進行維修以防其擴大。如毛刺、表面裂紋、圓角處隆起、凸起塌陷、局部裂開、模膛變形及磨損等，一般均可在鍛造車間進行維修。所用工具為電動或氣動砂輪機（設有軟軸及磨頭），對細微裂紋可用扁鏟鏟掉。鍛模發(fā)生局部斷裂隙時可用補焊方法進行修復（見表2）。

表2 鍛模損壞原因及修復方法示例

四、結(jié)語

鍛造模具只有正確使用、科學管理、及時維修，才能提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，提高鍛件質(zhì)量，才能為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益。