模锻锤上闭式锻造影响因素的探讨

文/邵利芳·宝鸡法士特齿轮有限责任公司

随着科技发展的日新月异，锻造设备也有了很大的发展，使得新工艺得以实现。例如，带有下顶出的高速程控锤，使得模锻锤上闭式锻造工艺得以实现。我公司在模锻锤上推行闭式锻造工艺已有三四年时间，但是废品率一直居高不下，模具寿命也没有达到工艺要求。本文总结了实际生产中出现该类问题的相关因素，提出了解决方法，取得了不错的效果。

我公司供卡特公司的锻件因为质量要求高，在锤上闭式锻造缺陷明显高于开式锻造，加之同样产品的模具寿命比开式锻造低太多，无形中增加了锻造成本，没有达到我们设计闭式锻造的初衷。本文从锻造工艺下料、模具设计、模具冷却与润滑、制坯、加热温度控制和打击力调整等几个方面进行了改进，取得了不错的效果。

下料

众所周知，控制下料重量是闭式锻造成功的关键因素之一，锤上闭式锻造一样，我公司采用的是精密高速剪床（图1），带有自动称重系统，因此可以保证下料重量的公差。由于模锻锤的冲击力与锻压机的静压力不同，生产的锻件厚度经常走下差，所以制定下料工艺时要考虑多出厚度公差一半的料才合适；另外，要特别注意下料端面的毛刺及平整度（图2），否则镦粗的圆饼不圆，很难准确定位，或者由于端面毛刺致锻件折叠而报废。

图1 精密高速剪床

模具设计

模锻锤工作台面小，锻造只有一个工位，因此在模具设计时只设计镶块模即可，虽说没有预锻型腔，但是也不能只照锻件图来设计模具，考虑到冲孔热变形等因素，有些尺寸需要做些调整，或者局部添加一些余量。由于卡特公司有些锻件型腔较深，只有下模带顶杆（图3），下模圆角处容易产生应力集中，特别容易打裂，导致模具报废。所以在设计模具时，可以考虑将模具做成分体式，避免了应力集中点，大大延长了模具寿命，同时也保证了产品质量。

图2 下料端面的毛刺及平整度

图3 卡特锻件下模带顶杆

图4 用一级锁扣来导向

为保证上、下模导向精度，我们设计了两级锁扣导向，在模体上设计了一级锁扣用来导向（图4），上、下模体之间的导向间隙为0.3mm。由于模锻锤无下死点，无法保证锻件厚度，我们设计了一定的承击面，当承击面对击后，可以保证镦粗饼厚度尺寸的一致性。

为防止上、下模之间产生错差，在上、下模之间设计二级锁扣用于二次导向，上、下模之间间隙为0.2mm，为了保证上模进入下模时不产生碰撞和纵向毛刺反压入毛坯表面，锁扣设计15°斜度，二级锁扣如图5所示，Z区域放大视图如图6所示。

模具冷却与润滑

模锻锤上成形靠冲击力，目前卡特锻件尺寸成形时最少需要2～3锤，未成形锻件在下模型腔内停留时间较长，如果不及时冷却，模具温度很快就会升高，甚至达到退火温度600℃以上，导致型腔退火，强度迅速降低，模具型腔特别容易打塌、龟裂，特别是型腔较深的锻件，中间凸台成负的拔模斜度，影响出模；或者变形偏斜导致锻件打偏，歪到一边，致使锻件内孔同轴度超差，一边缺肉，因此严重威胁着模具的寿命及锻件的质量。

图5 上、下模之间设计二级锁扣

图6 Z区域放大视图

我们现在使用的脱模剂是统一按比例配好的，能起到润滑的效果，但是冷却效果达不到工艺要求，我们在增加脱模剂喷量的同时，在床身上固定风管，里面通压缩空气，向下模不间断吹风，一方面可以清理氧化皮，另一方面可以加速下模冷却，取得了很好的效果。

制坯

锤上闭式模锻一般采用外圆定位，制坯圆饼大小能不能达到工艺要求是闭式锻造成功与否的关键，太小放不到模具正中间，导致锻件同轴度超差；太大又放不进模具型腔内，无法完成锻造工步。

因此，我们在工作台角上安装了镦粗台，调整程控锤的打击力大小来控制镦粗圆饼的厚度、大小，减少操作者的操作误差。

加热温度控制

对于闭式锻造来说，始锻温度尤其重要，料温高，镦粗的圆饼大，放不进模具型腔；料温低，镦的圆饼小，操作者很难放正，使料不能均匀分布导致一边多一边少，少的一边充不满，多的一边出毛刺，料多的一边由于受到抗力大，致使上模偏斜，锻件同轴度差。

目前我们采用红外探头测温，对加热的坯料自动进行分选，只有料温合适的坯料进入生产平台，不合适的坯料推入相应的料箱（图7）。从而可以很好的控制料温达到工艺要求，确保坯料镦粗后能精确定位。

图7 红外探头测温对坯料进行分类

打击力调整

我们现在使用的是河南安阳的程控锤，调整打击力大小可以控制行程，打击力太大，料的流动速度过快，容易形成折叠；打击力太小，打不动坯料。

因此，必须根据锻件复杂系数及大小将打击力调整到合理的数值，经过不断的摸索，我们总结了能够满足客户需求的各类锻件的打击力数值，并且将各类锻件的打击参数都输入到设备并编制成工艺，避免操作工换产的调试时间过长，保证锻件的ppm值。

结束语

综上所述，影响模锻锤上闭式锻造的因素很多，但是我们经过不断的努力，将模锻锤上出现的问题逐一分析解决，降低了锻件废品率，提高了模具寿命。模锻锤上实现闭式锻造后，可以长期降低原材料消耗，仅需要进行冲孔，消除了切边残留不均隐患，同时减少了错差，控制在0.7mm以内，大大降低了废品率。