7310E滚子冷镦模寿命的设计工艺

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摘要：采用65Nb预压应力组合模具作为GCr15-7310E滚子冷镦模。对模件施与不同的加工及热处理工艺， 使模具具有更加优良的性能及配合。模具平均寿命提高4～5倍，效益可观，有一定的推广应用价值。

　　关键词：冷镦模；预应力；工艺过程


　　引言
　　某轴承厂生产的7310E滚子，所用材料为GCr15。该滚子原用冷镦模材料也为GCr15，模具寿命较低，平均寿命仅有4000件～6000件，需经常换模，单班生产率低。为提高模具寿命，降低生产成本，提高劳动生产率，建议改用新型模具用钢65Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)生产滚子冷镦模。

　65Nb钢是一种高强韧性、综合机械性能和加工工艺性能良好的冷作模具钢，经适当热处理可使强韧性达到很高水平。根据钢的特点，设计中一改传统采用整体模的作法，采用组合模，施与不同的加工工艺，使模具具有更加优良的性能及配合，从而大大提高了滚子冷镦模的寿命。

　　1　组合模具的设计

　?组合模具的主要组成有工作套、模座和过渡套。 工作套和模座采用65Nb，经不同热处理达到最佳性能配合。过渡套采用5CrMnMo，适当处理后与工作套压装组合，使工作套产生预压应力，以抵消冷镦时滚子对工作套所施加的张应力，进一步提高模具寿命。

　　2　主件加工工艺流程

　　2．1锻造

　　2．1．1锻造加热、冷却规范

　工作套和模座采用65Nb圆棒料，按要求锯床下料。锻造时装炉温度≤750℃，最高炉温控制1150℃～1200℃；始锻温度1100℃～1150℃， 终锻温度≥850℃，灰冷至150℃以下。 过渡套采用5CrMnMo棒料， 锯床下料后≤750℃装炉， 最高炉温1150℃；始锻温度1100℃，终锻温度≥850℃，灰冷至100℃以下。

　　2．1．2锻造工艺规程

　锻造所用设备包括煤气加热炉和空气锻锤。 锻造时采用三镦三拔，按轻、重、轻多遍反复锻造，锻造比均为6～8。最后用胎模精整，以保证圆柱度。

　　2．2锻后退火工艺

　　2．2．1工作套和模座

　工作套和模座在箱式电炉中进行球化退火，工艺曲线见图1，退火后硬度HB220～240。



　　图1工作套和模座球化退火工艺

　　2．2．2过渡套的退火工艺

　过渡套在箱式电炉中进行完全退火，工艺曲线见图2，退火后硬度HB197～240。

　　2．3最终热处理工艺

　退火后的工件按要求车削加工， 按车削工艺图要求检验合格后，进行最终热处理。最终热处理淬火采用盐浴炉加热，回火在箱式电炉中加热。


　　2．3．1工作套

　工作套淬火回火工艺曲线见图3， 要求油淬后停留1小时， 立即回火， 回火后硬度HRC59～61。

　　2．3．2模座

　模座淬火回火工艺曲线见图4，要求油淬后停留1小时立即回火，回火后硬度HRC58～60。

　　2．3．3过渡套

　过渡套淬火回火工艺曲线见图5，回火后硬度HRC45～48。

　　3　模具的组装

　最终热处理后，模件按精度、表面粗糙度等要求进行磨削加工并检验。

　　检验合格的工作套和过渡套经百吨水压机压装组合，然后等量磨削两平面，使其符合工作套和过渡套组装件图纸要求。
　　

　按模具装配图要求总装后， 对冷镦滚子型腔按尺寸要求进行最后磨削，并总检合格方可投入使用。

　　4　试运行结果

　经组装检验合格，共8套模具投入一线使用， 模具寿命最高的是36000件，由于冷镦滚子型腔磨损、滚子公差超标而失效；模具寿命最低的是12000件，因工作套口出现崩裂而失效。组合模具平均寿命24000件，比原用模具寿命提高4～5倍，效益可观，有一定推广应用价值。