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智能化：世(shi)界機(ji)床技術(shu)的發展方向
文章來源：sjzwx 更新時間：2013-12-25 09:48:51
進(jin)入(ru)21世紀，世界(jie)機(ji)床(chuang)技(ji)術快速向前發展，在精度、效(xiao)率、自動化(hua)、智能(neng)化(hua)、網絡化(hua)、集成化(hua)方面(mian)，都出現了新(xin)的飛躍(yue)。在2006年9月6~13日(ri)美(mei)國舉辦的IMTS’06展覽(lan)會(hui)上，日(ri)本(ben)MAZAK公(gong)司第一次展出了智能(neng)機(ji)床(chuang)，這是(shi)一個重大突破(po)。在今(jin)后(hou)一段時間內，這種類(lei)似(si)的綜合性智能(neng)化(hua)機(ji)床(chuang)將(jiang)引(yin)領世界(jie)機(ji)床(chuang)技(ji)術進(jin)入(ru)一個新(xin)的發展領域(yu)。
作(zuo)為沖(chong)模(mo)常用材料(liao)的(de)(de)(de)高合(he)(he)金(jin)工(gong)具(ju)(ju)(ju)鋼(gang)(gang)，其(qi)所有的(de)(de)(de)力學性能(neng)的(de)(de)(de)高低，與沖(chong)模(mo)的(de)(de)(de)使(shi)用和壽(shou)命息息相關。在國外常常通(tong)過改鍛(duan)來(lai)提高高合(he)(he)金(jin)工(gong)具(ju)(ju)(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學性能(neng)，而(er)國產(chan)高合(he)(he)金(jin)工(gong)具(ju)(ju)(ju)鋼(gang)(gang)，尤(you)其(qi)是(shi)冷(leng)作(zuo)模(mo)具(ju)(ju)(ju)用高合(he)(he)金(jin)工(gong)具(ju)(ju)(ju)鋼(gang)(gang)（如Ｃｒｌ２，Ｃｒｌ２ＭｏＶ），其(qi)共晶(jing)碳化(hua)物極不(bu)均勻，若不(bu)經改造，是(shi)不(bu)能(neng)滿足沖(chong)模(mo)需要的(de)(de)(de)。因此，需采用先(xian)進鍛(duan)造工(gong)藝進行改鍛(duan)，以達到(dao)制(zhi)模(mo)要求。
冷作模具高合金鋼的鍛造，不限于獲得理想的幾何形狀、消除冶金缺陷（如鍛焊內部疏松、非氧化氣孔、細化晶粒、緊密組織等），更重要的是通過合理的鍛造操作，大幅度提高鋼的力學性能。
改鍛的基本工藝要素
高(gao)合金工具鋼軋(ya)（鍛）材的改鍛與一般(ban)自由鍛有別，各個環節都有具體的要求。欲將其改鍛成高(gao)質量的沖凸模、凹(ao)模鍛坯，必(bi)須(xu)事(shi)先(xian)確定好以下一些(xie)基本要素(su)。
１ 對原(yuan)始毛坯的要求
模(mo)具(ju)制造大都是單件、小批量生產，模(mo)具(ju)鍛坯(pi)的原始毛(mao)坯(pi)下料(liao)主要(yao)采用鋸切割(ge)。要(yao)求兩端平整（傾角小于１０°），其毛(mao)坯(pi)尺寸(cun)還應考(kao)慮加(jia)工(gong)余(yu)量和火耗。為了滿足首(shou)次鐓粗鍛造比(bi)，便(bian)于擊(ji)碎材料(liao)組織顆粒粗大的碳(tan)化(hua)物，推薦(jian)按下式確定毛(mao)坯(pi)長度(du)尺寸(cun)：
２ｄ＜Ｌ＜３ｄ（圓(yuan)坯料(liao)）
２Ａ＜Ｌ＜３Ａ（方坯(pi)料(liao)）式中(zhong)：Ｌ——毛坯(pi)長度(du)；
ｄ——圓(yuan)毛坯直徑；
Ａ——方毛坯邊長(chang)。
２ 加熱規范
常(chang)用(yong)高合金工具鋼鍛造加熱(re)規范見表１。
鋼號 |
加熱溫(wen)度/℃ |
鍛造溫度/℃ |
|
|
始 鍛 |
終(zhong) 鍛 |
||
|
Cr12 |
1100-1150 |
1050-1100 |
850-900 |
|
Cr12Mo |
1150-1180 |
1070-1120 |
840-880 |
|
Cr12MoV |
1050-1100 |
1000-1050 |
840-880 |
|
Cr12V |
1080-1100 |
1020-1050 |
800-850 |
|
Cr6WV |
1100-1150 |
1050-1100 |
800-850 |
|
CrWMn |
1100-1150 |
1050-1100 |
|
３ 鍛造設備(bei)噸(dun)位
高(gao)合金工(gong)具(ju)鋼在(zai)鍛(duan)造(zao)(zao)溫(wen)(wen)度下比普(pu)通碳鋼強度高(gao)、塑性(xing)差。為了更有利在(zai)接近終(zhong)鍛(duan)溫(wen)(wen)度進行鍛(duan)造(zao)(zao)，便于打碎鋼中碳化物，從而改善鋼的(de)內部組織，在(zai)鍛(duan)造(zao)(zao)高(gao)合金工(gong)具(ju)鋼時(shi)，其鍛(duan)造(zao)(zao)設備噸位應選得高(gao)一點。根據鍛(duan)件重量設備參見表２。
表２ 鍛錘噸位(wei)選用推(tui)薦表
鍛造重量/kg |
<1 |
<2 |
<3 |
<4 |
<6 |
<10 |
<15 |
<20 |
|
鍛錘噸(dun)位/kg |
65 |
150 |
200 |
250 |
400 |
500 |
750 |
1000 |
形狀、尺(chi)寸以及表面質(zhi)量(liang)(liang)符(fu)合(he)要求，也要求改善(shan)其(qi)內部(bu)質(zhi)量(liang)(liang)。迄今為止，后者仍(reng)然要靠鍛(duan)造(zao)(zao)的(de)變形工步來達(da)到。對于一般(ban)的(de)碳鋼和(he)低(di)合(he)金(jin)(jin)鋼，必須在(zai)始鍛(duan)溫(wen)度(du)下，加大鍛(duan)造(zao)(zao)比(bi)，猛(meng)烈鍛(duan)打(da)，使其(qi)鍛(duan)透(tou)，這就足(zu)以改善(shan)其(qi)內部(bu)質(zhi)量(liang)(liang)。而高合(he)金(jin)(jin)工具鋼，特別是低(di)塑性合(he)金(jin)(jin)鋼，因塑性太(tai)低(di)，不能用自由鍛(duan)造(zao)(zao)方(fang)法鍛(duan)造(zao)(zao)。但當(dang)它(ta)們處(chu)在(zai)全(quan)向不等值壓(ya)縮狀態下（即三向受壓(ya)應力(li)狀態），其(qi)塑性可得到提高。在(zai)擠壓(ya)筒中擠壓(ya)和(he)閉(bi)式(shi)模腔中模鍛(duan)，屬于這種應力(li)狀態。
用(yong)自由鍛(duan)(duan)工(gong)藝(yi)鍛(duan)(duan)造(zao)高(gao)合(he)金工(gong)具鋼(gang)時(shi)，若采用(yong)方(fang)一扁(bian)方(fang)一方(fang)拔長的(de)鍛(duan)(duan)造(zao)工(gong)步(bu)，則鍛(duan)(duan)坯(pi)受力狀(zhuang)態(tai)可看作近似的(de)三向壓力狀(zhuang)態(tai)，可更好鍛(duan)(duan)透并挖掘(jue)材料塑性潛(qian)力。
４ 高合(he)金工具鋼改鍛工步的選定
高合(he)金工具鋼(gang)(gang)沖模鍛坯，要求(qiu)其共晶碳(tan)化物顆粒應細小而勻(yun)稱(cheng)并均勻(yun)分布，無宏觀、微觀偏(pian)析。未經精煉的(de)國產高合(he)金工具鋼(gang)(gang)軋（鍛）材(cai)，需進行改鍛才(cai)能(neng)(neng)改變(bian)材(cai)料力學性能(neng)(neng)，滿(man)足(zu)沖模鍛坯的(de)要求(qiu)。目前行之有效(xiao)的(de)改緞方法有以下幾種：
（１）順纖維方向鐓拔３次(ci)以(yi)上。沿原始(shi)毛壞(huai)的纖維方向（軸向），確保(bao)鍛(duan)造(zao)比＞２，在一火內快(kuai)速連(lian)續鐓拔３次(ci)以(yi)上。這(zhe)種方式適合(he)高速鋼(gang)及(ji)小尺(chi)寸(cun)高合(he)金(jin)工具鋼(gang)鍛(duan)坯的改鍛(duan)。缺點是若鐓拔次(ci)數(shu)不足或(huo)鍛(duan)造(zao)比過(guo)小則(ze)鍛(duan)不透，從(cong)而導致碳化物分布有(you)明顯(xian)方向性：操作不當時，還(huan)易出現空心裂紋。
（２）變向反復鐓(dui)(dui)拔(ba)(ba)３次以上。第(di)一(yi)次順纖維鐓(dui)(dui)拔(ba)(ba)，第(di)二次垂直于纖維方(fang)向拔(ba)(ba)長再(zai)鐓(dui)(dui)粗。按此順序可分為單十(shi)字(zi)(zi)、雙十(shi)字(zi)(zi)和(he)多(duo)十(shi)字(zi)(zi)鐓(dui)(dui)拔(ba)(ba)。這(zhe)種鐓(dui)(dui)拔(ba)(ba)工步要(yao)點：一(yi)火(huo)內完成(cheng)全部十(shi)字(zi)(zi)鐓(dui)(dui)拔(ba)(ba)；鍛(duan)造比(bi)＞２，鐓(dui)(dui)粗前(qian)后鍛(duan)坯高度相差一(yi)倍(bei)；為避免鐓(dui)(dui)粗凸肚裂紋，應(ying)采用(yong)傾斜(xie)旋(xuan)轉多(duo)次輕擊(ji)快打；拔(ba)(ba)長采用(yong)方(fang)一(yi)扁方(fang)一(yi)方(fang)走料。生產實(shi)踐證(zheng)明，經(jing)三種十(shi)字(zi)(zi)鐓(dui)(dui)拔(ba)(ba)，可以滿足多(duo)數８０ｍｍ以下毛(mao)坯軋（鍛(duan)）材各種鍛(duan)坯改鍛(duan)的需(xu)要(yao)。
雖然采用相同的(de)變形(xing)工步，同樣的(de)生產條件，但由于鍛工操作技術水平不(bu)一(yi)，加之原始毛坯的(de)內在質(zhi)量差異，改鍛后的(de)效(xiao)果，有時仍(reng)然會有較大差別。
結束語
經(jing)改(gai)鍛(duan)后的(de)(de)Ｇｒ１２ＭｏＶ鋼鍛(duan)坯(pi)，其共晶碳化(hua)物(wu)的(de)(de)不(bu)均勻度(du)達到(dao)國標２級(ji)(ji)以上(shang)，有的(de)(de)也能(neng)達到(dao)ｌ級(ji)(ji)，使原始毛坯(pi)軋（鍛(duan)）材(cai)的(de)(de)碳化(hua)物(wu)不(bu)均勻度(du)提高了４級(ji)(ji)以上(shang)。以統計資料顯示，這種由改(gai)鍛(duan)高合(he)金工具鋼制(zhi)造(zao)的(de)(de)沖模，其壽命均有大幅度(du)提高（達３０％—５０％）。
