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采用焊接技术提高锻造模具寿命

作者:秦四海日期:2014年6月14日 17:08

  热模锻压力机锻造模具以往多采用H13钢, H13钢使用硬度控制在HRC45-48之间。在使用中发现模具会随着使用次数的增多,模具每次翻修后硬度都会逐渐降低,主要表现为型腔硬度低、产生疲劳纹、凸起部位倒伏等造成锻件“肥大”尺寸超标,切边毛刺过大,导致模具的产量越来越低。模具的使用寿命主要与材料有关,这种缺陷的产生,与模具型腔表面强度有直接的关系,在其它条件不变的情况下,提高模具表面硬度是提高寿命的关键。一般情况下,模具经粗加工完成后进行热处理,然后再进行精加工.每次使用后直接采用降面重新加工模腔的工艺进行修复,这样不仅模具的硬度会逐渐降低,而且模具在使用过程中会产生应力无法去除,从而导致模具寿命的降低,如果单纯整体提高模具硬度会导致模具韧性变差,导致模具碎裂,为此我们选取了吊环螺钉模具进行焊接试验。
  吊环螺钉锻造工艺为电炉加热—制坯—预锻—终锻(一模两件)—切边—冷冲孔,用H13模具生产时的模具寿命不是太理想,我们通过焊接实验取得了很好的效果。模具基材改用5CrNiMo模具钢,先经过粗加工然后热处理到HRC32-38。然后按照连杆形状把模腔用气刨挖空,基材预热到450℃保温2小时,然后焊接,型腔底部和桥部采用不同焊接材料,从而获得桥部和型腔底部不同的硬度,桥部硬度高,耐磨性好。型腔硬度偏低,抗拉、抗压、韧性好,模具不易碎裂。焊接完成后在550℃下保温5-6小时进行两次回火,最后获得的桥部硬度是HRC58-62,焊材焊接的厚度要保证模具焊接一次使用6次,模具焊接完成后再进行精加工包括加工模腔。采用5CrNiMo焊接不仅获得了模具基体和模腔不同的硬度,而且使用6次后重新焊接并回火有效消除了锻造产生的模具应力,降低了模具碎裂的风险。

模具成本对比表:

名称

模具总重量

基材成本

热处理成本

焊接成本

第一次加工成本

5次翻修成本

总成本

H13模具

220KG

5060

1650

———

1000

2500

10210

5CrNiMo焊接模具

220KG

2750

1100

3150

1000

2500

10500

统计H13模具和5CrNiMo焊接模具6次使用寿命情况:

名称

1次模具寿命

2次模具寿命

3次模具寿命

4次模具寿命

5次模具寿命

6次模具寿命

总寿命

每件产品模具费用

H13模具

6000

6100

5800

6050

6100

6000

36050

0.28

5CrNiMo焊接模具

12500

12500

13000

15000

12700

12300

78000

0.13

  

  从上表可以看出使用H13模具生产的吊环螺钉每件需要0.28元的模具费用,使用5CrNiMo焊接模具生产的产品每件需要0.13元的模具费用。H13模具平均每次使用寿命6008件,5CrNiMo焊接模具平均每次使用寿命13000件,5CrNiMo焊接模具使用寿命提高了近2.2倍。焊接模具不仅单纯的提高了模具寿命和降低模具费用,而且还提高了生产效率并节省了辅助换模时间。用H13模具生产1个班次就要换模一次,而用 5CrNiMo焊接模具可以2个班换一次模具,每次节省换模时间大约3个小时。模具焊接的潜力很大,我们为此成立了锻造模具焊接小组,对模具和焊材进行试验,争取进一步提高模具寿命和产品质量,降低成本。

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