模鍛錘上閉式鍛造影響因素的探討

文/邵利芳·寶雞法士特齒輪有限責任公司

隨著科技發展的日新月異，鍛造設備也有了很大的發展，使得新工藝得以實現。例如，帶有下頂出的高速程控錘，使得模鍛錘上閉式鍛造工藝得以實現。我公司在模鍛錘上推行閉式鍛造工藝已有三四年時間，但是廢品率一直居高不下，模具壽命也沒有達到工藝要求。本文總結了實際生產中出現該類問題的相關因素，提出了解決方法，取得了不錯的效果。

我公司供卡特公司的鍛件因為質量要求高，在錘上閉式鍛造缺陷明顯高于開式鍛造，加之同樣產品的模具壽命比開式鍛造低太多，無形中增加了鍛造成本，沒有達到我們設計閉式鍛造的初衷。本文從鍛造工藝下料、模具設計、模具冷卻與潤滑、制坯、加熱溫度控制和打擊力調整等幾個方面進行了改進，取得了不錯的效果。

下料

眾所周知，控制下料重量是閉式鍛造成功的關鍵因素之一，錘上閉式鍛造一樣，我公司采用的是精密高速剪床（圖1），帶有自動稱重系統，因此可以保證下料重量的公差。由于模鍛錘的沖擊力與鍛壓機的靜壓力不同，生產的鍛件厚度經常走下差，所以制定下料工藝時要考慮多出厚度公差一半的料才合適；另外，要特別注意下料端面的毛刺及平整度（圖2），否則鐓粗的圓餅不圓，很難準確定位，或者由于端面毛刺致鍛件折疊而報廢。

圖1 精密高速剪床

模具設計

模鍛錘工作臺面小，鍛造只有一個工位，因此在模具設計時只設計鑲塊模即可，雖說沒有預鍛型腔，但是也不能只照鍛件圖來設計模具，考慮到沖孔熱變形等因素，有些尺寸需要做些調整，或者局部添加一些余量。由于卡特公司有些鍛件型腔較深，只有下模帶頂桿（圖3），下模圓角處容易產生應力集中，特別容易打裂，導致模具報廢。所以在設計模具時，可以考慮將模具做成分體式，避免了應力集中點，大大延長了模具壽命，同時也保證了產品質量。

圖2 下料端面的毛刺及平整度

圖3 卡特鍛件下模帶頂桿

圖4 用一級鎖扣來導向

為保證上、下模導向精度，我們設計了兩級鎖扣導向，在模體上設計了一級鎖扣用來導向（圖4），上、下模體之間的導向間隙為0.3mm。由于模鍛錘無下死點，無法保證鍛件厚度，我們設計了一定的承擊面，當承擊面對擊后，可以保證鐓粗餅厚度尺寸的一致性。

為防止上、下模之間產生錯差，在上、下模之間設計二級鎖扣用于二次導向，上、下模之間間隙為0.2mm，為了保證上模進入下模時不產生碰撞和縱向毛刺反壓入毛坯表面，鎖扣設計15°斜度，二級鎖扣如圖5所示，Z區域放大視圖如圖6所示。

模具冷卻與潤滑

模鍛錘上成形靠沖擊力，目前卡特鍛件尺寸成形時最少需要2～3錘，未成形鍛件在下模型腔內停留時間較長，如果不及時冷卻，模具溫度很快就會升高，甚至達到退火溫度600℃以上，導致型腔退火，強度迅速降低，模具型腔特別容易打塌、龜裂，特別是型腔較深的鍛件，中間凸臺成負的拔模斜度，影響出模；或者變形偏斜導致鍛件打偏，歪到一邊，致使鍛件內孔同軸度超差，一邊缺肉，因此嚴重威脅著模具的壽命及鍛件的質量。

圖5 上、下模之間設計二級鎖扣

圖6 Z區域放大視圖

我們現在使用的脫模劑是統一按比例配好的，能起到潤滑的效果，但是冷卻效果達不到工藝要求，我們在增加脫模劑噴量的同時，在床身上固定風管，里面通壓縮空氣，向下模不間斷吹風，一方面可以清理氧化皮，另一方面可以加速下模冷卻，取得了很好的效果。

制坯

錘上閉式模鍛一般采用外圓定位，制坯圓餅大小能不能達到工藝要求是閉式鍛造成功與否的關鍵，太小放不到模具正中間，導致鍛件同軸度超差；太大又放不進模具型腔內，無法完成鍛造工步。

因此，我們在工作臺角上安裝了鐓粗臺，調整程控錘的打擊力大小來控制鐓粗圓餅的厚度、大小，減少操作者的操作誤差。

加熱溫度控制

對于閉式鍛造來說，始鍛溫度尤其重要，料溫高，鐓粗的圓餅大，放不進模具型腔；料溫低，鐓的圓餅小，操作者很難放正，使料不能均勻分布導致一邊多一邊少，少的一邊充不滿，多的一邊出毛刺，料多的一邊由于受到抗力大，致使上模偏斜，鍛件同軸度差。

目前我們采用紅外探頭測溫，對加熱的坯料自動進行分選，只有料溫合適的坯料進入生產平臺，不合適的坯料推入相應的料箱（圖7）。從而可以很好的控制料溫達到工藝要求，確保坯料鐓粗后能精確定位。

圖7 紅外探頭測溫對坯料進行分類

打擊力調整

我們現在使用的是河南安陽的程控錘，調整打擊力大小可以控制行程，打擊力太大，料的流動速度過快，容易形成折疊；打擊力太小，打不動坯料。

因此，必須根據鍛件復雜系數及大小將打擊力調整到合理的數值，經過不斷的摸索，我們總結了能夠滿足客戶需求的各類鍛件的打擊力數值，并且將各類鍛件的打擊參數都輸入到設備并編制成工藝，避免操作工換產的調試時間過長，保證鍛件的ppm值。

結束語

綜上所述，影響模鍛錘上閉式鍛造的因素很多，但是我們經過不斷的努力，將模鍛錘上出現的問題逐一分析解決，降低了鍛件廢品率，提高了模具壽命。模鍛錘上實現閉式鍛造后，可以長期降低原材料消耗，僅需要進行沖孔，消除了切邊殘留不均隱患，同時減少了錯差，控制在0.7mm以內，大大降低了廢品率。