鑄造熱鍛模具鋼在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

呂瑩

摘 要：隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)農(nóng)機(jī)制造水平的要求也不斷提高，為了增強(qiáng)農(nóng)機(jī)制造的質(zhì)量效益和經(jīng)濟(jì)效益，選擇適宜的鑄造工藝成為行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。文章主要論述了鑄造熱鍛模具鋼在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用效果，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)的實(shí)踐提供理論參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)機(jī)制造；熱鍛模具鋼鑄造；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TG142 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）23-0068-01

傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)制造技術(shù)的應(yīng)用依然很普遍，但是隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高，以往的鑄造技術(shù)已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展的需求，為了在經(jīng)濟(jì)條件允許的范圍內(nèi)，制造出性價(jià)比更高、使用性能更強(qiáng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械，鑄造熱鍛模具鋼應(yīng)運(yùn)而生。

1 鑄造熱鍛模具鋼的特征

在農(nóng)機(jī)制造中，和傳統(tǒng)的鍛造模具鋼比較而言，鑄造熱鍛模具鋼的強(qiáng)度更高，紅硬性更好，并且缺口的敏感度非常低，在使用的過(guò)程中抗熱疲勞性能佳，盡管比起鍛造模具鋼的韌性稍差，但是優(yōu)勢(shì)比較突出，穩(wěn)定性和可靠性毋庸置疑。

鑄造熱鍛模具鋼的力學(xué)性能可以滿足使用的需求。通常在室溫狀態(tài)下，鑄造熱鍛模具鋼與常規(guī)鍛造模具鋼在抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度方面幾乎等同。鑄造熱鍛模具鋼的伸長(zhǎng)率要小于鍛鋼，并且在斷面收縮率方面也優(yōu)于鍛鋼。鑄造熱鍛模具鋼也存在有顯著的屈服現(xiàn)象，這就表明其具有韌性，且硬度可以滿足實(shí)際的需求，沖擊韌性值也符合工況的要求。

鑄造熱鍛模具鋼紅硬性也可以達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。在高溫狀態(tài)下，紅硬性是有效判斷工件具體性能的關(guān)鍵指標(biāo)。鑄造熱鍛模具鋼最顯著的優(yōu)勢(shì)是在540 ℃的高溫回火之后，在硬度方面要優(yōu)于鍛造鋼件。這通常是因?yàn)殍T造熱鍛模具鋼處在凝固的時(shí)候，其中結(jié)晶里存有的空隙具有元素的偏析性，這有利于顯著增強(qiáng)抗回火的性能。

鑄造熱鍛模具鋼缺口敏感性比較高。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，鑄造模具鋼在疲勞負(fù)荷下缺口敏感性程度要小于鍛造模具鋼的敏感性，并且鑄造熱鍛模具鋼還具有較強(qiáng)的抗熱疲勞性能，形成細(xì)小裂紋之后的擴(kuò)展速度，要慢于同一類型的鍛造模具鋼。

鑄造模具鋼還具有很強(qiáng)的抗熱疲勞性能。排除機(jī)械因素例如磨損、打壞的情況之外，鑄造熱鍛模具鋼大多是因?yàn)槌霈F(xiàn)熱疲勞裂紋、麻點(diǎn)、熔接等問(wèn)題而報(bào)廢的。事實(shí)證明，熱疲勞性能中也包含所有相似的缺陷，這也是導(dǎo)致模具出現(xiàn)報(bào)廢的關(guān)鍵所在。所以在應(yīng)用過(guò)程中，要想方設(shè)法增強(qiáng)模具鋼的熱疲勞抗力，這也是延長(zhǎng)模具鋼使用期限的關(guān)鍵步驟。

鑄造熱鍛模具鋼熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，使用效益比較高。新型鑄造熱鍛模具鋼和5CrMnMo鋼都處于650 ℃溫度中，隨著時(shí)間的變化，硬度也隨之變化，研究可知5CrMnMo鋼在650 ℃時(shí)硬度要顯著小于新型鑄造熱鍛模具鋼的硬度，當(dāng)保溫時(shí)間不斷延長(zhǎng)后，5CrMnMo鋼硬度下降速度非常快，而鑄造熱鍛模具鋼的硬度卻可以在一段時(shí)間內(nèi)保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。

2 鑄造熱鍛模具鋼在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

2.1 鍛鋼制造工藝

通常使用鑄造熱鍛模具鋼工藝的應(yīng)用包括兩種，一種是制成半軸法蘭盤鍛模具，另一種是制成護(hù)刃器鍛模具。

第一種制成規(guī)格為（051-1）12·38·201的半軸法蘭盤鍛模具，上模是69 kg，下模為73 kg，使用的生產(chǎn)設(shè)備是3 t的錘鍛模。根據(jù)制造的效果可知，使用傳統(tǒng)的5CrMnMo鍛造模塊制造成的模具，平均每一套能夠鍛造法蘭盤的數(shù)量為2 500～3 000件，并且在生產(chǎn)過(guò)程中由于模腔出現(xiàn)嚴(yán)重的龜裂從而影響使用的效果，甚至作廢。但是應(yīng)用鑄造熱鍛模具鋼制作出來(lái)的模具，一共可以鍛造出同一規(guī)格的法蘭盤5 800件，相當(dāng)于傳統(tǒng)鍛造方式的兩倍，也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的龜裂，實(shí)踐中導(dǎo)致失效的原因是出現(xiàn)了一個(gè)3 mm的鑄造缺口，由此可見(jiàn)應(yīng)用的效率是顯著的。

第二種應(yīng)用是制造出1 000系列聯(lián)合收割機(jī)的雙聯(lián)護(hù)刃器模具，規(guī)格為上模重75 kg，下模的重量為69 kg，主要使用的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備是630 t的摩擦壓力機(jī)。實(shí)踐使用的效果顯示，使用傳統(tǒng)的5CrMnMo鍛造模塊制作而成的模具鍛造護(hù)刃器的上模平均數(shù)量是1 000～1 500件，下模平均數(shù)量是2 000～2 500件，隨后由于模腔工作表面出現(xiàn)龜裂的問(wèn)題而失效，同時(shí)模具的磨損程度也比較嚴(yán)重。采用新型的鑄造熱鍛模具鋼制作而成的同一類型的器件，上模平均鑄造的數(shù)量是2 000～2 500件，下模平均鑄造的數(shù)量是3 000～3 500件，可見(jiàn)都要超出傳統(tǒng)的加工工藝，并且報(bào)廢的原因不是龜裂所致。

2.2 工藝不足與改進(jìn)

在農(nóng)機(jī)制造中使用鑄造熱鍛模具鋼還存在很多的不足之處需要進(jìn)一步改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①精密鑄造水平還未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，尤其體現(xiàn)在尺寸和表面光滑度上，這與鑄造過(guò)程有關(guān)，由于鑄造中涉及的環(huán)節(jié)較多，導(dǎo)致頻頻出現(xiàn)氣孔，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致砂眼等鑄造缺陷，從而影響了器件的力學(xué)性能。同時(shí)精鑄熱鍛模具本身的制造過(guò)程還不夠嚴(yán)格，很多步驟未能實(shí)現(xiàn)高水準(zhǔn)制造，出現(xiàn)的問(wèn)題較多，包括熱處理、機(jī)械加工磨削導(dǎo)致的斷裂等，大大影響了精鑄模具的質(zhì)量。另外，鑄造熱鍛模具鋼的處理工藝還有待于進(jìn)一步提高，例如熱處理方式不當(dāng)容易導(dǎo)致斷裂，包括回火不充分以及內(nèi)應(yīng)力過(guò)大等因素。

②鑄鋼的合金化效果不夠理想。最初采用的精鑄熱鍛模具鋼很大一部分使用的是原鍛造模具鋼的化學(xué)物質(zhì)，常見(jiàn)的有5CrNiMo、5CrMnMo等，但是多半的鍛造模具鋼是低、中碳的中合金鋼，所以在應(yīng)用過(guò)程中流動(dòng)性比較差，容易出現(xiàn)縮孔或者縮松傾向大的問(wèn)題，同時(shí)鑄態(tài)與鍛態(tài)金屬性能之間有著顯著的差異，合金化水平與特征存在顯著的區(qū)別，使用原鍛造模具鋼的化學(xué)物質(zhì)來(lái)進(jìn)行精鑄熱鍛模具鋼的生產(chǎn)，反而不能達(dá)到預(yù)期的鑄造效果，因此精鑄熱鍛模具鋼在往合金化方向發(fā)展的過(guò)程中，需要發(fā)揮精鑄熱鍛模具鋼本身具有的優(yōu)點(diǎn)，包括抗熱疲勞性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性佳、耐磨性好等，從而有效防止由于低塑性導(dǎo)致的顯微開(kāi)裂問(wèn)題。

③鑄造熱鍛模具鋼的韌性還需要進(jìn)一步增強(qiáng)。沖擊韌性的高低也是衡量韌性指標(biāo)的重要方面，然而由于鑄造金屬自身不具備較強(qiáng)的韌性，所以導(dǎo)致其沖擊韌性比其他鍛造金屬要小一些，這是精鑄模具質(zhì)量和穩(wěn)定性差的一個(gè)原因，也是導(dǎo)致早期脆性斷裂的一個(gè)關(guān)鍵因素。根據(jù)熱鍛模具在應(yīng)用中的具體工況判斷，大多數(shù)失效是由于熱鍛模不能承受大能量的沖擊，在這種情況下，倘若顯著增強(qiáng)了精鑄熱鍛模具鋼的韌性，就會(huì)導(dǎo)致其他性能水平的明顯下降，還會(huì)提高早期斷裂的幾率，因此，精鑄熱鍛模具鋼依靠增強(qiáng)沖擊韌性來(lái)提高合金化水平，不符合其應(yīng)用特征，也起不到增強(qiáng)效益的作用，故要具體情況具體分析，制定合理的策略，才能不斷提高制造水平。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，鑄造熱鍛模具鋼在現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)制造中發(fā)揮著重要的作用，不僅可以最大限度地提高農(nóng)機(jī)制造的質(zhì)量，同時(shí)還可以有效提高生產(chǎn)的效率，精準(zhǔn)度也非常高，得到行業(yè)內(nèi)的廣泛青睞，在未來(lái)的發(fā)展中，只有根據(jù)需求，不斷更新生產(chǎn)工藝，增加技術(shù)含量，才能推動(dòng)農(nóng)機(jī)制造的高水平發(fā)展。

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