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摘要：锻造产品已广泛应用于国民经济发展的各个领域，与铸造产品相比具有显著的优越性，它不但能获得金属零件的形状，而且具有良好的内部组织、力学性能和物理性能。但是，在实际锻造生产中由于锻模选材与设计不合理、使用不当、维护保养不到位等原因造成锻模变形、损坏，严重制约着生产效率、产品质量的提高。为此，本文就锻模的设计、处理、使用等方面存在的问题进行了分析，并提出具体解决方案，对提高锻模寿命、产品质量以及降低生产成本具有指导意义。
关键词：锻造；模具；形式；途径
1.锻造模具失效的主要形式
锻造模具的主要失效形式有：变形、裂纹、开裂、热磨损四种。
1.1变形。指在高温下毛坯与模具长期接触使用后模具发生塑性变形。主要表现形式为模具的局部塌陷。一般出现在工作载荷大、工作温度高的挤压模具和锻造模具的凸起部分。
1.2裂纹。模具表面出现网状裂纹。工作时温差大和遭受急冷急热温度变化的热锻模具容易出现疲劳裂纹。
1.3开裂。指模具本身承载能力不足以抵抗工作载荷而出现的材料断裂，包括脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂和腐蚀断裂等多种形式。锻造模具的开裂尤其是早期开裂，与工作载荷过大、材料处理不当以及应力集中等相关。
1.4热磨损。模具工作部分与坯料之间产生剧烈的相对运动引起模具尺寸超差和表面损伤。相对运动剧烈部分以及模具凸起部位容易产生磨损失效。
2.提高锻造模具寿命的有效途径
2.1选择锻模材料应满足以下基本要求：①有良好的综合力学性能，即较高的抗拉强度、屈服强度、端面收缩率、冲击韧性以及硬度。②具有良好的组织稳定性。有的锻件材料采用的是高合金钢，变形抗力比普通碳钢高的多，若组织发生变化，性能下降，将大大降低模具寿命。③要有良好的抗冷、热疲劳性能，以减缓因冷热交变而引起的疲劳裂纹。④应具有良好的冶金质量，不允许有金属或非金属夹杂物、缩孔残余、白点、裂纹、严重的疏松或偏析等低倍缺陷，以及过热、过烧、严重脱碳、渗碳、晶粒不均匀等高低倍组织缺陷。
目前常用的锻模材料有：（1）高韧性半耐热模具钢。在250~425℃工作时具有较高的强度和冲击韧性。如5CrNiMo、5CrNiMo等。（2）中等韧性耐热模具钢。这类钢具有较高的冲击韧性，在600℃工作时，有较高的强度。如3Cr2W8V、4Cr5MoVSi等。（3）耐高温抗磨损钢。虽然它的冲击性较差，但是在600℃工作时，具有更高的硬度和抗磨损性能。如4Cr3Mo3W4VTiNb等。
2.2合理设计锻模
2.2.1锻模上的圆角半径不能太小：锻模上的圆角，特别是型腔深处的凹圆角半径不能过小，金属充填小圆角半径需要很大压力，这是由于被流动金属推挤到凹圆角处的润滑剂燃烧产生的气体需要很大的压力来克服，并且该部位有应力集中，容易产生裂纹。
2.2.2型腔壁厚和模块厚度要足够大：锻模，特别是大吨位锻锤使用的锻模，型腔壁厚应大于其型腔深度的1.5倍，以防变形金属在锤击下向水平方向冲击，从而使锻模承受过大应力。模块厚度也不能过小，因为锻模厚度过小时，应力分布很不均匀，随着锻模厚度的增加，差别减少，一般建议模块厚度应为型腔深度的2.5~7倍较为合适。
2.2.3飞边槽桥、仓部尺寸应合理：在保证造成足够阻力的前提下，高度尺寸不宜过小，否则，多余的金属向飞边槽流动的阻力过大容易胀裂桥部。
2.2.4在模块上分布型腔时，应注意纤维方向不能与打击方向平行，否则，在打击力作用下容易使模块沿纤维方向裂开。
2.3锻模的操作使用要得当
正确使用锻模，包括锻模的预热、终锻温度的控制、及时进行润滑冷却和清除氧化皮、随时修磨出现的缺陷等，可以有效提高锻模的使用寿命。
2.3.1锻模的预热
热锻模的导热性较差，为避免锻模横截面上出现大的温差，以及由温差引起的温度应力，改善锻模室温冲击性差的状况，锻模在锻前必须预热（一般预热温度在200~300℃），以减少锻模表层与心部的温差，降低温度应力，提高冲击韧性。锻模预热还有利于减少坯料降温，使其保持塑性，降低变形抗力，减少锤击次数，从而达到减轻锻模负荷，延长锻模使用寿命的目的。
2.3.2锻模的润滑
润滑油两个作用，一是减少坯料与锻模型腔间的摩擦，有利于金属流动。因为润滑剂在高温下处于熔化状态，能润滑锻模，使坯料与锻模型腔间的干摩擦变成湿摩擦。有些润滑剂燃烧后成为气体，压入细小的凹坑内，从而改善坯料与型腔表面的接触状态。二是冷却锻模，保持锻模表面的硬度，减少磨损，因为润滑剂的作用使得原来的坯料与锻模型腔表面直接接触变为间接接触。
2.3.3锻模的冷却
在锻造生产中，由于锻模型腔与高温坯料直接接触，使锻模温度不断升高，局部地方甚至超过了锻模材料的回火温度，导致锻模抗摩擦能力和强度降低，产生塑性变形，使锻模失效，因此需要冷却锻模，保证模具有一定的强度和硬度。
2.3.4锻模的清理
氧化皮对锻件产品质量有较大的影响，如不及时清理氧化皮可能会导致锻件高度尺寸不足，以及锻件表面有凹坑和麻点。
在金属流动过程中，氧化皮的存在会加剧锻模磨损，因此，要尽量减少坯料加热时间，采用无氧化加热。终锻前采用制坯方式或机械方法清除坯料上的氧化皮，以减少锻模的磨损。
2.4锻模的维护与保养
锻模在使用完毕后，要认真检查锻模的使用情况，型腔有无塑性变形、压塌、划痕和裂纹，一经发现应及时修理。当型腔磨损严重而使尺寸超出公差范围，或局部出现较大的疲劳裂纹，继续使用会影响锻件质量时，锻模必须翻新。翻新修复时应考虑到锻模的厚度与闭合高度。翻新次数过多导致锻模厚度太薄，容易被击碎。
锻模如局部产生变形或裂纹，也可用堆焊工艺修复。堆焊前应清理氧化皮和油污并预热到200~300℃，以防堆焊温度过高产生裂纹。堆焊完成后，应放在沙堆或石棉粉中冷却，然后再进行机加工。
3结束语
由于锻造过程的复杂性，造成锻模损坏的因素众多，锻模在使用中难以控制，不但要求模具选材、模具设计、使用维护合理等，而且与设备状态、工人操作等密切相关。因此在实际生产中，针对不同锻模材料、设备特点，要进行合理的优化设计，并组织员工进行专业性培训，以最大限度的提高锻模寿命。
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