某起落架锻件模具的磨损原因分析及改进措施

文／罗恒军，孟斌，张海成，谢静·中国二重万航模锻公司

锻造是一种复杂的塑性加工技术，其中热模锻是较为常见和重要的锻造方式。模锻过程中锻件质量的好坏受多种因素的影响，而模具的好坏则直接影响锻件的质量、成本、生产率和市场竞争力。实际锻造过程中，锻模通常在极高的动载荷或静载荷反复作用下工作，其工作应力极高，工作条件非常苛刻，工作时锻模的预热、冷却、润滑、氧化皮影响等，都直接影响模具使用情况，所以要尽可能的去改善，以延长模具的使用寿命。

前期我公司生产的一种航空起落架模锻件的模具磨损情况较为严重，修模频率较高，严重影响着产品的制造周期和成本。本文基于这一实际问题，首先通过对生产现场的还原，分析了模具磨损严重的原因；然后通过现场试验，找到了改进措施；最终通过产品批量生产来进行验证，模具磨损严重的问题得到了有效解决。

原因分析

从图1(a)可以看出，模具型腔高包处温升严重；经测温后，该处模具型腔表层温度在650℃以上。分析其主要原因是由于坯料的始锻温度很高（＞1000℃），连续生产时模具型腔温度通常在400℃以上，有时甚至高达600℃，采用石墨润滑剂后生成的润滑膜失去了原有的润滑效果；同时在此高温条件下，也会给操作工人的喷洒润滑工作带来很大困难，往往会有润滑不均匀、不到位的情况。在这样的情况下，锻件在成形过程中就会与模具型腔发生干摩擦，导致模具型腔局部温升严重，表层温度与热扩散层深度将迅速增加，从而使模具表面硬度下降，模具抗变形与抗磨损能力均减弱；在这较大的、复杂的交变载荷作用下，成形较复杂的型腔部位将会发生变形。图1(b)为模具冷却后模具型腔真实损坏情况，从图中可以看出，该处已严重变形、塌陷，无法满足锻件正常生产。

使用该模具期间，生产的锻件多件出现了局部缺肉现象(图2)。当缺肉量较大时，将会影响到零件的加工，甚至有产品报废的风险。经过对模具型腔的检查，发现模具型腔对应位置已经发生严重变形和塌陷。初步判定：锻件缺肉和模具型腔对应位置的变形、塌陷有很大关系。

解决措施

针对上述问题，我公司技术人员经过分析论证，提出了如下解决措施。

⑴模具修复。

目前模具已无法满足锻件正常生产要求，须对模具进行及时维修（补焊、气刨、打磨等）以防缺陷（圆角处隆起、凸起部分变形、塌陷）进一步扩大。修模后要求模具型腔光滑，如图3所示。

⑵合理降温。

锻造过程中，模具温升是不可避免的，所以实际生产中要严格监控模具型腔温度；若模具型腔温度过高，会使得型腔退火，硬度降低，造成模具过早塌陷磨损。当每件锻件压制完成后，先用风管进行风冷降温，并去除干净型腔内杂物。

⑶充分润滑。

生产过程中要对模具进行充分润滑。当模具型腔温度降至400℃以下时，向模具型腔均匀喷洒石墨润滑剂，即起到模具润滑作用。锻件压制前，上下模的模具型腔均加盖一种带润滑功能的复合纤维布（图4），以进一步提升润滑效果。

结果验证

采用上述措施后，连续生产20余批次的锻件进行了现场验证。每批次生成完成后，进行模具型腔表面检查，发现模具表面质量仍然良好，现只需要通过简单地局部打磨光滑甚至不打磨，就可满足正常生产要求。这样一来，大幅减少了模具修模次数，提高了生产效率。

图5为优化后终锻件成形情况。从图中可以看出，锻件表面无成形缺陷，缺肉问题得到有效解决。

结论

通过修复模具、合理降温、合理润滑等措施，解决了模具长期容易局部磨损、变形甚至塌陷的问题，有效解决了锻件成形缺肉的问题。