鍛模的使用、管理與維修

遼源煤礦機(jī)械制造有限責(zé)任公司工藝研究所 （吉林 136201)陳寶國(guó)

我公司鍛造分廠是一個(gè)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(gè)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(dòng)生產(chǎn)率，據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料介紹，日本模具費(fèi)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(guó)略高于日本在10%左右，而我國(guó)的模具費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)先進(jìn)國(guó)家。降低模具費(fèi)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(guó)內(nèi)外鍛造生產(chǎn)中的一個(gè)重要課題。如我國(guó)南方某廠一年的模具費(fèi)用是8.5萬(wàn)元，占廠全部費(fèi)用17%。看來(lái)模具費(fèi)用的多少直接影響車間的經(jīng)費(fèi)消耗，要搞好這項(xiàng)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(yíng)的需要。

一、模具使用

1.模具加熱與使用

合理設(shè)計(jì)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(yù)熱、冷卻、潤(rùn)滑、合理操作、控制終鍛溫度等。

（1）模具預(yù)熱 鍛模在使用前必須預(yù)熱，以提高模具材料的沖擊韌度。模具在低溫時(shí)比較脆，容易產(chǎn)生斷裂。為了防止使用時(shí)出現(xiàn)裂紋，預(yù)熱溫度一般為150～350℃，高合金鋼可略高些。預(yù)熱的方法通常是將燒紅的鐵塊放在模具上預(yù)熱，如圖1、圖2所示，或放爐門前烘烤，也可用其他預(yù)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(yù)熱的溫度可采用如下方法測(cè)定：①憑經(jīng)驗(yàn)測(cè)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(qiáng)烈并冒青煙，溫度160～200℃。②用表面溫度計(jì)測(cè)量。即用300℃水銀溫度計(jì)直接在模具上測(cè)量。③用測(cè)溫合金測(cè)量。將測(cè)溫合金（36%鉛+64%錫，熔點(diǎn)為180℃；或99%錫，熔點(diǎn)為232℃）鍛成0.5～1mm薄片，測(cè)溫時(shí)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(yù)熱溫度合適。④用快速測(cè)溫筆。在模具上用測(cè)溫筆劃上道，若2s內(nèi)變成預(yù)定顏色，表明預(yù)熱溫度為150～400℃。

（2）模具冷卻 模具在使用過(guò)程中必須隨時(shí)冷卻，以使模具工作溫度不超過(guò)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(duì)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(duì)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(jìn)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(zhǎng)時(shí)間冷卻。

圖1 紅鐵預(yù)熱鍛模

圖2 固定在錘上的模鍛預(yù)熱方法

（3）模具潤(rùn)滑 模具在使用過(guò)程中需要進(jìn)行潤(rùn)滑，以減小金屬流動(dòng)阻力，提高鍛件表面粗糙度及減小胎模的磨損來(lái)提高模具的使用壽命（見(jiàn)表1）。

表1 潤(rùn)滑、冷卻劑的配方及優(yōu)缺點(diǎn)

（4）合理操作 為延長(zhǎng)模具壽命，生產(chǎn)過(guò)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(huì)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)。③要避免用大設(shè)備干小活。在沒(méi)有其他設(shè)備的情況下一定要注意輕打。

（5）控制終鍛溫度 終鍛溫度過(guò)低，變形抗力增大，甚至造成打冷鐵的現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備及模具均不利，因此，模鍛時(shí)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(shè)備類型、鍛件設(shè)計(jì)及模具預(yù)熱、冷卻、潤(rùn)滑、去除氧化皮等。正常情況下，模具損壞原因有以下幾點(diǎn)。

（1）裂紋 模具在反復(fù)受熱和冷卻的條件下工作，表層產(chǎn)生復(fù)雜的熱應(yīng)力，從而產(chǎn)生細(xì)小的網(wǎng)狀裂紋（龜裂），熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)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(kuò)展導(dǎo)致整個(gè)模具開(kāi)裂。

（2）磨損 坯料在模膛內(nèi)流動(dòng)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(jiàn)圖3）。

圖3 鍛模的局部變形

（4）焊合 鍛打過(guò)程中，模具表層出現(xiàn)非氧化、非潤(rùn)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(dǎo)致模膛變小。模具磨損過(guò)程可分為3個(gè)階段，第一階段模膛相對(duì)較快的磨損；第二階段模具相對(duì)較隱定；第三階段磨損進(jìn)行的更快，如圖4所示。

圖4 模具磨損過(guò)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(gè)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(qiáng)模具管理就尤為重要。

1.模具入庫(kù)

新制模具入庫(kù)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(dá)不到預(yù)期的使用壽命。發(fā)現(xiàn)不符合者應(yīng)退回加工單位返修。模具經(jīng)校核后合格者即可入庫(kù)。

2.庫(kù)房管理

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

模具的貯備量可依據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來(lái)進(jìn)行測(cè)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(guò)程中可能出現(xiàn)一些其他原因（如打壞、模具制造周期過(guò)長(zhǎng)等），所以必須有一個(gè)經(jīng)濟(jì)貯備量：經(jīng)濟(jì)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(jì)貯備量反映了模具貯備的合理性，低于經(jīng)濟(jì)貯備量滿足不了生產(chǎn)，高于經(jīng)濟(jì)貯備量會(huì)造成資金積壓。

模具庫(kù)要建立一套完整而詳細(xì)的賬目，模具進(jìn)出量應(yīng)根據(jù)入庫(kù)單、報(bào)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(lǐng)用制度，領(lǐng)用者要填寫(xiě)領(lǐng)用小票，作為憑證，首先領(lǐng)用者要根據(jù)產(chǎn)品圖樣、工藝對(duì)模具進(jìn)行復(fù)核，認(rèn)定合格后才能用于生產(chǎn)。當(dāng)用完或更換時(shí)，要把模具送回原來(lái)位置，由管理人員寫(xiě)上標(biāo)記。一套模具的各部分壽命不一，為了加強(qiáng)管理應(yīng)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(bào)廢

由于模具承受巨大沖擊力，模腔受到金屬流動(dòng)摩擦，模具溫度冷熱的反復(fù)交變，使用一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)機(jī)械裂紋和疲勞裂紋，以及磨損和塑性變形，凡嚴(yán)格按照工藝規(guī)程、工藝紀(jì)律進(jìn)行操作而失效的均屬正常報(bào)廢。反之，是非正常報(bào)廢。對(duì)于非正常報(bào)廢要加以限制，以保證模具平均使用壽命。

5.模具的計(jì)劃

計(jì)劃編制要依據(jù)經(jīng)濟(jì)貯備量，當(dāng)庫(kù)存低于最低貯備量時(shí)就應(yīng)提出計(jì)劃，并及時(shí)組織投產(chǎn)，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

三、模具維修

模具在使用過(guò)程中出現(xiàn)局部損傷時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修以防其擴(kuò)大。如毛刺、表面裂紋、圓角處隆起、凸起塌陷、局部裂開(kāi)、模膛變形及磨損等，一般均可在鍛造車間進(jìn)行維修。所用工具為電動(dòng)或氣動(dòng)砂輪機(jī)（設(shè)有軟軸及磨頭），對(duì)細(xì)微裂紋可用扁鏟鏟掉。鍛模發(fā)生局部斷裂隙時(shí)可用補(bǔ)焊方法進(jìn)行修復(fù)（見(jiàn)表2）。

表2 鍛模損壞原因及修復(fù)方法示例

四、結(jié)語(yǔ)

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