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高強(qiáng)韌模具鋼的優(yōu)勢

文/左其福·沈陽市嘉泰模具材料開發(fā)有限公司

目前，鍛造企業(yè)存在一定的困難，產(chǎn)品原料、鋼材、電力、燃料、輔助材料、職工工資、福利等都在上漲（企業(yè)無法控制），產(chǎn)品成本逐步升高，而產(chǎn)品銷售的價(jià)格很難上漲，有的還要下降，企業(yè)利潤很低，一般在5%～10%之間，有的甚至微利或者面臨停產(chǎn)。在這種狀況下鍛造企業(yè)要怎樣降低潛在生產(chǎn)成本。

鍛造企業(yè)想要降低成本，通過提高模具、工裝的使用壽命是一種不錯(cuò)的方法。一般汽車、機(jī)械零部件精密鍛造、擠壓使用的模具壽命較短，每年消耗大量模具，經(jīng)常因?yàn)楦鼡Q模具造成停產(chǎn)，從而增加了生產(chǎn)成本。通常生產(chǎn)精密鍛件所需模具的費(fèi)用約占企業(yè)生產(chǎn)總成本的15%～25%，有的還要高些。如果能把模具的使用壽命提高一倍，即可把生產(chǎn)成本降低7.5%以上，如果提高兩倍，生產(chǎn)成本可下降10%以上。

影響模具鋼壽命的因素

模具使用壽命主要取決于模具鋼的綜合機(jī)械性能，尤其是模具鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性，以及機(jī)加工精度、熱處理質(zhì)量和工藝管理等。模具使用壽命短的主要原因是企業(yè)使用一般冶煉工藝生產(chǎn)的普通模具鋼，如冷擠、冷鍛企業(yè)常用的Cr12、Cr12MoV、T10、T8等，這種模具鋼易裂，模具易報(bào)廢；熱鍛、熱擠、溫鍛企業(yè)以及有色金屬擠壓模具常采用的5CrMnMo、5CrNiMo、H13、3Cr2W8V等，這類模具鋼強(qiáng)度低、硬度低、不耐磨、不耐用，尤其是在高溫條件下，模具本身變軟，強(qiáng)度、硬度大幅度下降，致使模具變形、壓堆、開裂，早期損壞。

高強(qiáng)韌模具鋼的特點(diǎn)

高強(qiáng)韌熱作模具鋼SRM和冷作模具鋼SLM系列模具材料，是在總結(jié)了國內(nèi)外多種優(yōu)質(zhì)模具鋼的特性的基礎(chǔ)上，避其不足，優(yōu)化主導(dǎo)元素成分和含量，又增加了適量提高強(qiáng)度、韌性的元素，采用S·ESR精煉提純精鍛整體工藝制造的，主要包括以下特點(diǎn)。

⑴材質(zhì)純度高、雜質(zhì)極少，如雜質(zhì)硫（S）含量不大于0.003%,達(dá)到雙“0”級(jí)，比國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)S≤0.03%純凈很多。

⑵組織均勻、致密、等向，達(dá)到高級(jí)優(yōu)質(zhì)狀態(tài)，最大限度地發(fā)揮了強(qiáng)化模具鋼的效應(yīng)，提高了強(qiáng)度、韌性和耐磨耐用性，有效地提高了模具使用壽命。

⑶減少鍛造企業(yè)使用模具鋼的數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本。

用H13制造的熱作模具早期報(bào)廢的原因，主要是熱作模具在高溫工況下，因模具本身升溫而變軟，其強(qiáng)度、硬度大幅下降，在鍛造、擠壓、沖壓力作用下報(bào)廢。高強(qiáng)韌熱作模具鋼SRM系列產(chǎn)品重點(diǎn)提高高溫時(shí)模具的強(qiáng)度、硬度和耐磨耐用程度。表1為高強(qiáng)韌SRM-1熱作模具鋼與H13鋼使用性能的對比。

從表1可以看出，SRM-1硬度高于H13鋼9HRC，在高溫600℃的工作環(huán)境下，SRM-1的抗拉強(qiáng)度比H13高89.3%；在高溫700℃的工作環(huán)境下，SRM-1比H13高109%。

冷作模具鋼在使用時(shí)報(bào)廢的主要原因是開裂、崩邊、崩角。產(chǎn)生開裂的主要原因是使用的原材料Cr12MoV、Cr12等韌性低。高強(qiáng)韌冷作模具鋼如SLM-12是在保證一定硬度、耐磨性情況下，重點(diǎn)提高韌性，防止開裂，提高模具壽命。表2是高強(qiáng)韌SLM-12鋼與Cr12MoV鋼使用性能的對比。

■ 表1 高強(qiáng)韌SRM-1模具鋼與H13鋼使用性能對比

■ 表2 高強(qiáng)韌SLM-12鋼與Cr12MoV鋼使用性能對比

■ 表3 冷鍛、冷擠壓模具及輾壓軸采用高強(qiáng)韌模具材料與Cr12MoV的對比

■ 表4 熱鍛、熱擠壓模具及輾壓軸采用高強(qiáng)韌模具材料與H13的對比

圖1 高強(qiáng)韌環(huán)形和方形模具鋼

從表2可以看出，在硬度基本相等的情況下，SLM-12的沖擊韌性是Cr12MoV的4倍，所以SLM-12制造的模具能夠避免模具開裂，提高模具壽命。

性能對比

提高模具的使用壽命表面看很困難，實(shí)際上很簡單，只需將原用的一般冶煉工藝生產(chǎn)的普通模具鋼，改用精煉、提純、精鍛工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)韌、高壽命模具鋼就能達(dá)到提高模具壽命、降低成本的目的。采用高強(qiáng)韌SRM、SLM系列模具鋼(如圖1所示)，在不改變原來生產(chǎn)條件的前提下，就能提高模具使用壽命，每年能減少大量模具消耗，生產(chǎn)成本自然下降。冷鍛、冷擠壓模具及輾壓軸采用高強(qiáng)韌模具材料與Cr12MoV的對比見表3，熱鍛、熱擠壓模具及輾壓軸采用高強(qiáng)韌模具材料與H13的對比見表4。從材料性能和大量使用情況可以看出：

⑴采用SLM-11制造冷沖模具比Cr12、Cr12MoV提高模具使用壽命2～3倍，采用SLM-12制造大負(fù)荷精密冷擠壓模具比Cr12、Cr12MoV提高模具使用壽命3～4倍。

⑵采用SRM-101制造曲軸、連桿、轉(zhuǎn)向節(jié)等較大型熱作模具和形狀復(fù)雜的壓鑄模具，比H13、3Cr2W8V提高模具使用壽命2～3倍。采用SRM-102制造齒輪、軸承圈等復(fù)雜模具比H13、3Cr2W8V提高模具使用壽命3～4倍，其經(jīng)濟(jì)效果更明顯。

⑶采用SRM-1制造萬向節(jié)球籠和復(fù)雜溫?cái)D壓件、熱鍛模具或制造剪切工具、輾壓輥、有色金屬擠壓軸等，可比H13提高模具使用壽命4～6倍。

結(jié)束語

假定按照每個(gè)模具材料費(fèi)占整個(gè)模具成本的30%，模具機(jī)械加工、熱處理（有的需要外協(xié)）、安裝調(diào)試和原料采購、管理費(fèi)等占70%進(jìn)行測算和分析，采用高強(qiáng)韌模具鋼代替普通模具鋼，能夠數(shù)倍延長模具壽命，可節(jié)約模具材料費(fèi)以及模具機(jī)加工、熱處理等大量制造費(fèi)，能連續(xù)生產(chǎn)，可提高生產(chǎn)產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，有利于企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。