热锻模开裂的原因分析

热锻模开裂的原因分析

刘灿

（湖南省电力线路器材有限公司湖南省长沙市410009）

摘要：输电线路用直角挂板在锻造过程中，出现模具开裂的现象，影响了加工进度，增加了成本。为此，对开裂模具进行了宏观观察、化学成分检验及有效地分析，提出了改进的措施，有效地缓解了这一现象，有效的提高了生产效率。

关键词：直角挂板；模具；开裂；改进措施

AnalysisonCrackingofForgingDieofRectangularPlate

CanLiu

(HunanpowerlinehardwareCO.,LTD，HunanChangsha410009)

Abstract:Intheprocessofforging,therectangularplatesdieforthelinesoverheadcrackedearlierinservice,whichaffectedtheprogress,increasedthecost.Chemicalcompositionanalysis,macroscopicobservation,andeffectiveanalysiswereconductedtorevealthecauseofcracking.Theimprovementmeasuresareproposed,whicheffectivelyalleviatethisphenomenon,andeffectivelyimprovetheproductionefficiency.

Keywords:rectangularplate;die;cracking;improvementmeasures

序言

金具是输电线路工程的重要组成部分，数量多、种类杂，其性能关系工程的质量和长期稳定运行。电力金具中的球头挂板、碗头挂板、直角挂板、U型环、GD挂点金具等已经广泛采用锻造方式生产，但是在金具生产过程中，经常出现模具开裂等问题，从而影响加工进度，并增加加工成本。

本文以直角挂板为例，通过对生产过程中的开裂模具开展宏观观察、化学分析检验等有效地分析模具开裂的原因，并针对研究结果提出有效的改进措施，从而增加模具的寿命，提高生产效率。

1模具开裂问题

目前金具生产厂家采用热锻工艺生产输电线路用直角挂板，以Z-42150为例（如图1所示）。

化学成分分析表明，该直角挂板锻模材料化学成分符合5CrNiMo钢标准要求。5CrNiMo钢的塑性和韧性良好，但尺寸效应不敏感，通常在400℃以下具有较高的强度，超过400℃时强度急剧下降[1]。直角挂板在锻造过程中，往往需将坯料加热到1000℃以上，终锻温度也在700℃—800℃之间，造成模具的硬度急剧下降。

（3）模具设计方面分析

直角挂板的热成形重点就是模锻工艺的设计，模具的质量直接关系到直角挂板成形后的质量及模具本身的寿命。若设计不合理会导致直角挂板偏心、成形力过大等缺陷，这些缺陷会导致金具质量不合格、加大模具的磨损。

模具开裂部位位于模具型腔的拐角处，一方面模具的磨损位置主要集中在边缘位置，一方面可能由于产品拐角处的圆角太小，使该处的内应力增大，造成模具拐角处应力集中，导致局部产生高应力而出现裂纹[2]。

2改进措施

根据上述分析，针对模具开裂可采取以下相应对策：

（1）从使用情况来看，下模的损坏主要是突然开裂，不是因下模过热而造成模腔边缘塌陷变形，这表明导热性差不是下模损坏的主要原因。如果继续采用热作模具钢5CrNiMo可对其热处理做出相应的调整，即适当降低其回火温度，提高模具的硬度。

（2）模具的磨损主要集中边缘位置，模具拐角处的圆角太小时，

该处内应力便会增大，易造成应力集中，从而导致局部产生高应力而出现裂纹，针对以上情况，可加大模具过渡圆角，在不影响金具安装性能的同时，又能避免由于圆角过小导致模具开裂的情况。

（3）标准坯料尺寸。通过精确计算设计一系列尺寸模具，通过仿真模拟选出最优的几个尺寸，经过试验对模具进行定型，从而实现磨损量最小。

（4）在锻造前增加预锻工序，即设计简易预锻模，在400KG空气锤上先预锻至接近成型，再放入锻模中热锻。

（5）采用紫外测温仪等先进设备对加热坯料温度进行监测，保证坯料加热到既定的温度。

3小结

本文通过对金具模具开裂进行宏观观察、化学成分检验等研究分析，得出了可能导致金具模具开裂的原因。通过对金具模具开裂原因进行分析，制定了相关解决措施，减少金具模具磨损量，改善金具模具的受力情况，从而提高金具模具的寿命，减少金具生产过程中模具开裂次数，提高生产效率，降低生产成本。

参考文献

【1】高为国.模具材料[M]。北京：机械工业出版社，2004.68-69.

【2】朱伟恒，朱繁康，冼酷元，等．4Cr5MoSiV1钢制热挤压模开裂失效分析［J］．热处理，2011，2