模具对锻件经济性的影响

2020-05-19 00:00:00 9

  模具直接或间接地影响锻件成本、质量和交货周期,即影响锻造企业的市场竞争力。为提高锻造企业的市场竞争力,需要有针对性地研究模具材料、制造技术和技术管理对锻件生产成本、质量和交货周期的影响以提高模具对锻件生产经济性的作用,或称之为模具的经济性。

谈到模具的经济性,自然与模具寿命密切相关,但必须指出,模具寿命并不完全等同于模具的经济性,其原因为:

提高模具寿命的方法很多,首先就是模锻工艺及模具的设计。关于模具设计问题,将在本丛书的其他分册中讨论,本分册是在锻件及其模具设计已经确定的情况下,探讨通过选用优质 模具材料、先迸制造工艺、提高模具制造质量(如模膛表面粗糙度和完整性及表面硬度)、加强润滑以及精心维护和修理等技术来提卨模具寿命。如果这些延长模具寿命的方法所花费的费用超过模具延寿带来的经济效益时,则延长模具寿命奄无价值。

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对于批量较小的航空、航天模锻件,总需求童可能小于或远小于模具的寿命。在这种情况下,盲目追求模具质量、延长其寿命,不但奄无意义,而且浪费资源,还不如选用廉价的、寿命较 短的模具材料和制造工艺生产普通模具的经济性更好。

基于这一思路,所谓延长模具寿命不一定在任何情况下都能降低锻件及零件制造成本,有 时会适得其反,甚至影响锻件质量,因此,本书提出了模具的经济性(或经济模具)的概念。

必须指出,在多数情况下,特别是在大批量生产情况下,提高模具寿命仍然是降低锻件成本的重要手段。因此,在研究模具的经济性时,还是要从探讨模具寿命入手。

影响模具寿命和经济性的因素繁多、多变且互相交叉,其分析难度很大。鉴于热锻模具的寿命主要取决于模膛的寿命,而影响模膛寿命的主要因素除模锻工艺及模具的设计不在本书讨论外,其主要影响因素还有锻模的材料、制造工艺、使用和维护以及管理。本书从这些主要影响因素入手,研究锻模的寿命和经济性,为模具选材、制造和使用提供参考意见。

模具材料对锻件经济性的影响

模具材料(模块毛坯)对模具寿命及其经济性有重要影响,其影响因素主要有模具材料等级(成分及其冶金质量(冶金工艺、铸造和锻压工艺等)

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1.材料对祺具寿命及锻件经济性的影响

根据模具钢合金化程度的高低,我国常用的常规热作模具钢有5CrNiMo5CrMnMo等普通 级别的模具钢和4Cr5W2VSi4Cr5MoVlSi, 4Cr5MoVSi, 3Cr2W8V以及我国自行研制的3Cr3Mo3VNb, 3Cr2MoVNi (B2 )3Cr2MoWVN ( B3 )35Cr3Mo3W2V ( HM1)25Cr3Mo3VNb (HM3)4Cr3Mo3W4VTiNb (GRK 5Cr4W5Mo2V (RM2)50Cr4Mo3SiMnVAl (012A1)、 6Cr4Mo3Si2WV(CG20)SRM- 1等合金化程度较高的模具钢;常用的常规冷作模具钢有CrWMnXrl2Xrl2MoV 等和我国自行研制的 7CrSiMnMoV(CH)65Cr4W3Mo2VNb(65Nb), SLM- ll6W8Cr4VTi(LMl)以及硬质合金和钢结硬质合金。前者价格便宜,但综合使用性能较差、寿命较短;而后者性能较好、寿命较长,但价格也较贵。其寿命和经济性要根据具体锻件、 模锻工艺和所使用的锻造设备条件具体分析,一般来讲,选用价格稍高但性价比高的先进模具材料更经济。

2.材料质量对模具寿命及锻件经济性的影响

材料成分确定之后模块毛坯的质量取决于模具钢的冶金工艺、铸造和锻压工艺等。

普通模具钢一般采用电弧炉熔炼,为提高模具钢的纯洁度、减少偏析,质量要求较髙的模具 钢通常采用电渣重熔或真空除气处理;为减少偏析,也可以选择较小的锭型浇铸。

由于模具钢合金化程度的提高和含有较多的高熔点和高密度的WMo等元素,即使在熔铸工艺上采取电渣重熔、真空除气处理和小锭型浇铸等措施,也只能减小偏析的严重程度,仍然达不到锻模对宏观组织均匀性的要求。选择合理的锻造工艺方法和锻造比是提髙模块质量的另有效方法。通常锻模模块的锻造比要6,这样才能把钢锭的树枝状偏析拉长达到模块的要求;对于不希望具有方向性的模具,还要对被拔长的锻坯进行90°轮换的反复镦粗一拔长,才能获得所需要的均匀组织。

但是,对模块进行反复镦粗一拔长,并不是所有的模具钢生产企业都能理解和做到的。为达到此目的,建议对模块进行标准化及其定点生产供应。