模具對鍛件經濟性的影響

  模具直接或間接地影響鍛件成本、質量和交貨周期，即影響鍛造企業的市場競爭力。為提高鍛造企業的市場競爭力，需要有針對性地研究模具材料、制造技術和技術管理對鍛件生產成本、質量和交貨周期的影響以提高模具對鍛件生產經濟性的作用，或稱之為模具的經濟性。

談到模具的經濟性，自然與模具壽命密切相關，但必須指出，模具壽命并不完全等同于模具的經濟性，其原因為：

提高模具壽命的方法很多，首先就是模鍛工藝及模具的設計。關于模具設計問題，將在本叢書的其他分冊中討論，本分冊是在鍛件及其模具設計已經確定的情況下,探討通過選用優質 模具材料、先迸制造工藝、提高模具制造質量(如模膛表面粗糙度和完整性及表面硬度）、加強潤滑以及精心維護和修理等技術來提卨模具壽命。如果這些延長模具壽命的方法所花費的費用超過模具延壽帶來的經濟效益時，則延長模具壽命奄無價值。

對于批量較小的航空、航天模鍛件，總需求童可能小于或遠小于模具的壽命。在這種情況下，盲目追求模具質量、延長其壽命，不但奄無意義，而且浪費資源，還不如選用廉價的、壽命較 短的模具材料和制造工藝生產普通模具的經濟性更好。

基于這一思路，所謂“延長模具壽命”不一定在任何情況下都能降低鍛件及零件制造成本，有 時會適得其反，甚至影響鍛件質量，因此，本書提出了模具的經濟性(或經濟模具)的概念。

必須指出，在多數情況下，特別是在大批量生產情況下，“提高模具壽命”仍然是降低鍛件成本的重要手段。因此，在研究模具的經濟性時，還是要從探討模具壽命入手。

影響模具壽命和經濟性的因素繁多、多變且互相交叉，其分析難度很大。鑒于熱鍛模具的壽命主要取決于模膛的壽命,而影響模膛壽命的主要因素除模鍛工藝及模具的設計不在本書討論外，其主要影響因素還有鍛模的材料、制造工藝、使用和維護以及管理。本書從這些主要影響因素入手，研究鍛模的壽命和經濟性，為模具選材、制造和使用提供參考意見。

模具材料對鍛件經濟性的影響

模具材料(模塊毛坯)對模具壽命及其經濟性有重要影響，其影響因素主要有模具材料等級(成分）及其冶金質量(冶金工藝、鑄造和鍛壓工藝等）。

1.材料對祺具壽命及鍛件經濟性的影響

根據模具鋼合金化程度的高低，我國常用的常規熱作模具鋼有5CrNiMo、5CrMnMo等普通 級別的模具鋼和4Cr5W2VSi、4Cr5MoVlSi, 4Cr5MoVSi, 3Cr2W8V以及我國自行研制的3Cr3Mo3VNb, 3Cr2MoVNi (B2 )、3Cr2MoWVN ( B3 )、35Cr3Mo3W2V ( HM1)、25Cr3Mo3VNb (HM3)、4Cr3Mo3W4VTiNb (GRK 5Cr4W5Mo2V (RM2)、50Cr4Mo3SiMnVAl (012A1)、 6Cr4Mo3Si2WV(CG20)、SRM- 1等合金化程度較高的模具鋼；常用的常規冷作模具鋼有CrWMnXrl2Xrl2MoV 等和我國自行研制的 7CrSiMnMoV(CH)、65Cr4W3Mo2VNb(65Nb), SLM- ll、6W8Cr4VTi(LMl)以及硬質合金和鋼結硬質合金。前者價格便宜,但綜合使用性能較差、壽命較短；而后者性能較好、壽命較長，但價格也較貴。其壽命和經濟性要根據具體鍛件、 模鍛工藝和所使用的鍛造設備條件具體分析,一般來講,選用價格稍高但性價比高的先進模具材料更經濟。

2.材料質量對模具壽命及鍛件經濟性的影響

材料成分確定之后，模塊毛坯的質量取決于模具鋼的冶金工藝、鑄造和鍛壓工藝等。

普通模具鋼一般采用電弧爐熔煉，為提高模具鋼的純潔度、減少偏析，質量要求較髙的模具 鋼通常采用電渣重熔或真空除氣處理;為減少偏析，也可以選擇較小的錠型澆鑄。

由于模具鋼合金化程度的提高和含有較多的高熔點和高密度的W、Mo等元素，即使在熔鑄工藝上采取電渣重熔、真空除氣處理和小錠型澆鑄等措施，也只能減小偏析的嚴重程度,仍然達不到鍛模對宏觀組織均勻性的要求。選擇合理的鍛造工藝方法和鍛造比是提髙模塊質量的另一有效方法。通常鍛模模塊的鍛造比要≥6，這樣才能把鋼錠的樹枝狀偏析拉長達到模塊的要求；對于不希望具有方向性的模具，還要對被拔長的鍛坯進行90°輪換的反復鐓粗一拔長，才能獲得所需要的均勻組織。

但是，對模塊進行反復鐓粗一拔長，并不是所有的模具鋼生產企業都能理解和做到的。為達到此目的，建議對模塊進行標準化及其定點生產供應。