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【摘 要】本文主要根据了冲压工作经验和国产、进口冲模使用经验，提出了合金工具钢改锻工艺和改锻操作实施的几个要点，以对相关人士提供一点借鉴。
【关键词】合金工具钢 冲模 锻造 实施要点
随着社会的发展，合金工具钢被广泛的运用在各个行业，特别对于模具制造业，是合金工具钢使用最多、最广泛的行业。目前世界上所具有的的合金工具钢的种类很多，其中具有代表性的有高合金工具钢、合金工具钢、碳素工具钢、低合金工具钢等，虽然我国的合金钢种类繁多，但是我国生产的模具寿命普遍都比较低，和发达国家相比，在制模材料和冲压件类似的情况下，模具寿命只有发达国家的1/3~1/2。所以加强模具寿命的研究是我国一个比较重要的工作，具有很深的社会影响。
一、冲模锻坯概述
通常，冲模失效具有4种较为常见的形式，其中最为普遍的失效形式则是磨损，由于其在冲模失效的表现形式下最为常见，因此在对当前的冲模研究过程中，主要是对报废冲模进行大量的统计研究发现，上述所说的所有失效形式其主要的产生原因离不开其材质的性能与质量因素。通常情况下冲模失效的形式其最主要是存在着三种情况，首先则是刃口出现过度磨损情况，而此种表现则是在冲裁模上，其凹凸模所出现的磨损主要是由于制模与热处理之间的关系，因此在选用冲裁模的时候，首先要考虑到其质量，那么耐磨合金材料则是最佳选择；因此在改锻制坯的过程中，不仅要实现淬火，而且还要对凹凸模进行软氮化、淡化以及渗流处理，以此来增强其表强度，经过了该方法进行处理可以使冲模的寿命至少提高2倍；其次为凸模断裂，该现象主要出现在非圆形冲孔凸模上，除了上述说的材料和热处理外还与横断面的复杂性有关，所以要避免该类情况的出现，除了上述所说的处理外还应该改善凸模横断面的形状；最后则是成形型腔磨损和凸模墩粗，该类失效现象主要出现在压波、压花、压印、冲挤、挤凸、打扁等成形冲模上，这类情况的有效措施是对模腔表面强化和抛光，然后再配以润滑剂，通过这些处理能够有效的避免这类失效现象，从而提高模具的使用寿命。
二、高合金工具钢改锻的重要意义
高合金工具钢是冲模普遍使用的材料，它具备的力学性能高低和冲模的性能与使用寿命有很大的关系。国外通常都使用改锻的工艺来改善高合金工具钢的力学性能，国内生产的高合金工具钢，特别是冷作模具用的高合金工具钢普遍都存在共晶碳化物不规则和不均匀的情况，如果不对其进行改善，其根本不能满足冲模的需求，所以通过先进的锻造工艺对其进行改善显得尤为重要，这不仅是满足冲模的需求，还能有效的提高其使用寿命。对于冷作模具高合金钢锻造，不仅是为了使其达到理想的几何形状，消除如非氧化气孔、锻焊内部疏松、紧密组织等缺陷外，最重要的是通过改锻能够有效的提高其力学性能，以达到提高使用寿命的目的。
三、改锻工艺的基本要点
在高合金工具钢锻材进行改锻过程中，首先得正确认识其和一般自由锻是有很大区别的，其中的各个环节也具有不同的要求和不同的操作工艺，所以要想将其改锻成高质量、高性能的冲模凹、凸模锻坯，一些基本的工艺要素得在改锻前进行确定。
（一）原始毛坯的相关要求
模具制造基本都是小批量生产和单件生产，对模具锻坯的原始毛坯下料主要采用的方式是锯切割，对切割的要求是要保证两端的平面平整，即切割的倾斜角度不得超过10°，除此之外，对毛坯的尺寸还要对火耗和加工余量进行考虑。然后为了方便对材料中的组织颗粒较大的碳化物进行打碎，达到首次墩粗锻造比符合要求的目的，本文推荐毛坯的长度尺寸应该满足以下的公式，对于圆坯料，满足2d （二）加热操作的要求
对于常用的高合金工具钢锻造加热的规范要求如下表：
表1 刚锻造加热规范表
（三）锻造设备的吨位要求
高合金工具钢在锻造和普通碳钢锻造相比，其强度要比普通碳钢要高很多，使得其可塑性就较差，所以对温度的要求也比普通碳钢的要求更高。为了能够在最有利的温度下进行锻造，方便击碎钢中的杂质颗粒，达到改锻的目的，所以在锻造高合金工具钢时，选用高一些的吨位锻造设备是一种有效的措施，根据高合金工具钢的重量选择吨位锻造设备推荐如下表：
表2 吨位锻造设备推
（四）锻造墩拔对锻坯的具体影响
在自由锻造时，锻造的质量不仅体现在锻件的尺寸、形状和表面质量上，还体现在锻件的内部改善质量上。根据目前锻造的经验来看，前者是比较容易达到的，后者仍需要依靠锻造变形工步来实现。对一般的低合金钢或者碳钢在锻造时保持在始锻温度下，只要加大锻造比，猛烈的对其进行锻打，那么就可以达到改善内部质量的效果，而对高合金工具钢，由于其具备了可塑性低的特点，采用自由锻造的方法显然不太合适。不过高合金工具钢在三向压应力状态下它的可塑性会得到提高，所以可以根据这一特点在自由锻造中采用方一扁方一方拔长的锻造工步，可以使锻坯的受力趋近于三向压应力，以提高其可塑性，达到改锻的效果。
（五）高合金工具钢的改锻工步选定
高合金工具钢的改锻具体要求是共晶碳化物应该细小，分布均匀而规则。为了使未经精炼过的高合金工具钢锻材满足冲模锻坯的要求，有如下两种改锻的办法：一是变向反复墩拔三次以上，二是顺纤维方向墩拔三次以上。针对前者的要点是一火内要完成所有的十字墩拔，墩粗前后锻坯高度要相差一倍，锻造比也要大于2，为了防止墩粗凸肚出现裂缝或裂纹的情况，在采用方一扁方一方的走料方式下进行旋转多次快打；针对后者，主要是沿着原始毛坯的纤维方向在一火内快速墩拔三次以上，这里值得注意的是锻造比也要大于2。
四、结束语
通过以上所述的方式进行高合金工具钢的锻造，高合金工具钢锻坯中的共晶碳化物不均匀度较为容易的达到国标水平，经过锻造的高合金工具钢制造的冲模的寿命和原有的寿命相比，其寿命得到了大幅度的提高。
作者简介：刘久权（1955-），男，工程师，中国机械工程学会会员。研究方向：工具钢压力加工及热处理。
【关键词】合金工具钢 冲模 锻造 实施要点
随着社会的发展，合金工具钢被广泛的运用在各个行业，特别对于模具制造业，是合金工具钢使用最多、最广泛的行业。目前世界上所具有的的合金工具钢的种类很多，其中具有代表性的有高合金工具钢、合金工具钢、碳素工具钢、低合金工具钢等，虽然我国的合金钢种类繁多，但是我国生产的模具寿命普遍都比较低，和发达国家相比，在制模材料和冲压件类似的情况下，模具寿命只有发达国家的1/3~1/2。所以加强模具寿命的研究是我国一个比较重要的工作，具有很深的社会影响。
一、冲模锻坯概述
通常，冲模失效具有4种较为常见的形式，其中最为普遍的失效形式则是磨损，由于其在冲模失效的表现形式下最为常见，因此在对当前的冲模研究过程中，主要是对报废冲模进行大量的统计研究发现，上述所说的所有失效形式其主要的产生原因离不开其材质的性能与质量因素。通常情况下冲模失效的形式其最主要是存在着三种情况，首先则是刃口出现过度磨损情况，而此种表现则是在冲裁模上，其凹凸模所出现的磨损主要是由于制模与热处理之间的关系，因此在选用冲裁模的时候，首先要考虑到其质量，那么耐磨合金材料则是最佳选择；因此在改锻制坯的过程中，不仅要实现淬火，而且还要对凹凸模进行软氮化、淡化以及渗流处理，以此来增强其表强度，经过了该方法进行处理可以使冲模的寿命至少提高2倍；其次为凸模断裂，该现象主要出现在非圆形冲孔凸模上，除了上述说的材料和热处理外还与横断面的复杂性有关，所以要避免该类情况的出现，除了上述所说的处理外还应该改善凸模横断面的形状；最后则是成形型腔磨损和凸模墩粗，该类失效现象主要出现在压波、压花、压印、冲挤、挤凸、打扁等成形冲模上，这类情况的有效措施是对模腔表面强化和抛光，然后再配以润滑剂，通过这些处理能够有效的避免这类失效现象，从而提高模具的使用寿命。
二、高合金工具钢改锻的重要意义
高合金工具钢是冲模普遍使用的材料，它具备的力学性能高低和冲模的性能与使用寿命有很大的关系。国外通常都使用改锻的工艺来改善高合金工具钢的力学性能，国内生产的高合金工具钢，特别是冷作模具用的高合金工具钢普遍都存在共晶碳化物不规则和不均匀的情况，如果不对其进行改善，其根本不能满足冲模的需求，所以通过先进的锻造工艺对其进行改善显得尤为重要，这不仅是满足冲模的需求，还能有效的提高其使用寿命。对于冷作模具高合金钢锻造，不仅是为了使其达到理想的几何形状，消除如非氧化气孔、锻焊内部疏松、紧密组织等缺陷外，最重要的是通过改锻能够有效的提高其力学性能，以达到提高使用寿命的目的。
三、改锻工艺的基本要点
在高合金工具钢锻材进行改锻过程中，首先得正确认识其和一般自由锻是有很大区别的，其中的各个环节也具有不同的要求和不同的操作工艺，所以要想将其改锻成高质量、高性能的冲模凹、凸模锻坯，一些基本的工艺要素得在改锻前进行确定。
（一）原始毛坯的相关要求
模具制造基本都是小批量生产和单件生产，对模具锻坯的原始毛坯下料主要采用的方式是锯切割，对切割的要求是要保证两端的平面平整，即切割的倾斜角度不得超过10°，除此之外，对毛坯的尺寸还要对火耗和加工余量进行考虑。然后为了方便对材料中的组织颗粒较大的碳化物进行打碎，达到首次墩粗锻造比符合要求的目的，本文推荐毛坯的长度尺寸应该满足以下的公式，对于圆坯料，满足2d
对于常用的高合金工具钢锻造加热的规范要求如下表：
表1 刚锻造加热规范表
（三）锻造设备的吨位要求
高合金工具钢在锻造和普通碳钢锻造相比，其强度要比普通碳钢要高很多，使得其可塑性就较差，所以对温度的要求也比普通碳钢的要求更高。为了能够在最有利的温度下进行锻造，方便击碎钢中的杂质颗粒，达到改锻的目的，所以在锻造高合金工具钢时，选用高一些的吨位锻造设备是一种有效的措施，根据高合金工具钢的重量选择吨位锻造设备推荐如下表：
表2 吨位锻造设备推
（四）锻造墩拔对锻坯的具体影响
在自由锻造时，锻造的质量不仅体现在锻件的尺寸、形状和表面质量上，还体现在锻件的内部改善质量上。根据目前锻造的经验来看，前者是比较容易达到的，后者仍需要依靠锻造变形工步来实现。对一般的低合金钢或者碳钢在锻造时保持在始锻温度下，只要加大锻造比，猛烈的对其进行锻打，那么就可以达到改善内部质量的效果，而对高合金工具钢，由于其具备了可塑性低的特点，采用自由锻造的方法显然不太合适。不过高合金工具钢在三向压应力状态下它的可塑性会得到提高，所以可以根据这一特点在自由锻造中采用方一扁方一方拔长的锻造工步，可以使锻坯的受力趋近于三向压应力，以提高其可塑性，达到改锻的效果。
（五）高合金工具钢的改锻工步选定
高合金工具钢的改锻具体要求是共晶碳化物应该细小，分布均匀而规则。为了使未经精炼过的高合金工具钢锻材满足冲模锻坯的要求，有如下两种改锻的办法：一是变向反复墩拔三次以上，二是顺纤维方向墩拔三次以上。针对前者的要点是一火内要完成所有的十字墩拔，墩粗前后锻坯高度要相差一倍，锻造比也要大于2，为了防止墩粗凸肚出现裂缝或裂纹的情况，在采用方一扁方一方的走料方式下进行旋转多次快打；针对后者，主要是沿着原始毛坯的纤维方向在一火内快速墩拔三次以上，这里值得注意的是锻造比也要大于2。
四、结束语
通过以上所述的方式进行高合金工具钢的锻造，高合金工具钢锻坯中的共晶碳化物不均匀度较为容易的达到国标水平，经过锻造的高合金工具钢制造的冲模的寿命和原有的寿命相比，其寿命得到了大幅度的提高。
作者简介：刘久权（1955-），男，工程师，中国机械工程学会会员。研究方向：工具钢压力加工及热处理。