《航空模鍛件用模具通用技術條件》

標準解讀

T/CCMI 29-2023

標準制定背景

航空鍛件以其所用金屬材料均為難變形合金、質(zhì)量要求極為嚴格而著稱，材料工藝塑性低、變形抗力大、鍛造溫度范圍窄、組織控制難成為鍛造技術的制高點。而與之對應的模具，長期以來大多由航空鍛造企業(yè)自行設計、加工，模具的設計生產(chǎn)分散度大，缺乏統(tǒng)一的設計與評價準則。

為適應航空模鍛造技術的發(fā)展，力求模具的標準化、系列化，管理存儲數(shù)字化和自動化，以提高模具使用壽命，改善和降低模具制造成本，亟需對以往的標準進行相應的補充與修正。

國內(nèi)外情況

1.機械加工

國外：已建立起成熟的機加工制造標準體系及機加工工藝控制規(guī)范，對模塊切削加工過程中的機械加工應力進行控制，對切削過程中模塊內(nèi)應力的釋放予以控制避免變形與應力裂紋的產(chǎn)生。

國內(nèi)：對于模塊內(nèi)應力與機械加工應力的交互控制還未形成通用的方法與規(guī)范，常用應力控制手段是自然釋放應力。

2.原材料

國外：主要采取全過程控制以獲得性能優(yōu)異的模塊產(chǎn)品，原材料鋼錠的煉鋼、造渣、出渣、爐底攪拌、電爐底吹，LF精煉，VOD爐外精煉等關鍵環(huán)節(jié)均有嚴格的規(guī)范控制，確保鋼材原材料純凈度及化學成分符合規(guī)范要求。

國內(nèi)：航空模鍛件涉及大小尺寸復雜結(jié)構(gòu)件、環(huán)形件、盤件、精鍛件等多種類型，材料包括高溫合金、鈦合金、鋁合金、超高強度鋼等難變形材料，而模具是決定鍛件質(zhì)量、一致性和成本的關鍵因素，因此對模具的質(zhì)量和制造水平提出了更高的要求。

標準主要內(nèi)容

1.一般原則

模具的生產(chǎn)制造工序一般應包括：熔煉—下料—鍛造—粗加工—(熱處理)—半精加工—去應力—精加工—拋光—檢驗—包裝。

2.模塊的熱處理

本標準對模鍛的硬度均勻性偏差范圍進行調(diào)整，由常規(guī)的20%（±2°）提升為 10%（±1°）。模塊須進行100%表面硬度檢驗，同一模塊的硬度均勻性偏差應控制在10%以內(nèi)。

3.模具的加工流程

本標準明確規(guī)定了模具的加工流程：粗加工——(熱處理)——半精加工——去應力退火——精加工——拋光。

 a.增加半精加工，可以減少后續(xù)精加工時因余量過大而產(chǎn)生的機加工應力，從而能保證在去應力鋼錠工序中讓模具中的應力完全釋放；

 b.增加去應力，在模具留有少量機加工余量前在熱處理爐內(nèi)加熱一定溫度及時間，去除模具材料在粗加工及熱處理高溫中形成的內(nèi)應力，可以減少后續(xù)因應力產(chǎn)生的開裂風險；

 c.增加拋光，拋光可以提高模具產(chǎn)品形狀面光潔度，目的提高產(chǎn)品外形光潔度及有效提高產(chǎn)品在鍛造過程中的流動性，減少模具因粗糙摩擦引起的早期摩擦坍塌失效。

關鍵技術指標

4.模塊和模具材料的選型

本標準首次梳理了國內(nèi)外常用模具材料牌號及對照關系、特性及主要用途，為客戶在模具選型方面提供參考。

5.模塊的鍛造工藝

本標準首次明確了模塊的鍛造工藝方法：模塊應采用無沖擊性的設備進行鍛造開坯，而且模塊鍛造時至少要三鐓三撥（一次鐓粗后接一次撥長，如此循環(huán)三次），單次鐓粗或拔長變形量不得小于 40%，總鍛造比≥7。

此方式提高了鍛造工藝要求，有利于破碎粗大的鑄造組織、細化晶粒，提高模塊組織的均勻性和熱處理后的硬度均勻性。

6.模塊金屬流線

本標準明確了不同形狀的模塊金屬流線走向，并要求在模塊上標明金屬流線方向，沿最大尺寸方向分布。

7.模具的表面質(zhì)量

本標準明確規(guī)定模具須進行 100%表面硬度檢驗，同一模具的硬度均勻性偏差應控制在 10%以內(nèi)。當需方有特殊要求時，由供需雙方協(xié)商確定。并詳細規(guī)定了模具不同位置的粗糙度要求。

8.模具預熱溫度

本標準對航空模鍛件常用模具預熱溫度，做了明確說明，5CrMnMo、5CrNiMo材質(zhì)模具預熱溫度≤350℃，55NiCrMoV7、4Cr5MoSiV1(H13)材質(zhì)模具預熱溫度≤450℃。

9.模具預熱時間

本標準對5CrMnMo、5CrNiMo、55NiCrMoV7、4Cr5MoSiV1(H13)四款模具材料因厚（高）度的不同，模具寬度或直徑的不同，分別制定出預熱時間。預熱時間從≥10H~≥30H不等，超出材料范圍的以實際加熱時間為準，但不宜小于標準指出的近似尺寸預熱時間。

10.模具型腔表面規(guī)定溫度

本標準明確了5CrMnMo、5CrNiMo、55NiCrMoV7、4Cr5MoSiV1(H13)四款模具材料，型腔表面溫度分別達到≥200℃~400℃；≥200℃~400℃；≥200℃~500℃；≥200℃~500℃，以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

標準評價

1.本標準依據(jù)牽頭單位和參編單位在模具制造、使用方面積累的經(jīng)驗以及各鍛造企業(yè)正在使用的現(xiàn)行企業(yè)標準或技術協(xié)議、相關國家標準和行業(yè)標準，確定了航空模鍛件用模具先進、可行的技術指標和要求。

2.本標準為航空鍛造企業(yè)模具材料選型、模具制造和驗收、使用維護等方面提供了科學可行的技術依據(jù)，具有良好的可操作性和指導性，助力鍛造行業(yè)和企業(yè)實現(xiàn)降本增效和高質(zhì)量發(fā)展。

3.本標準首次統(tǒng)一了航空模鍛件用模具的設計、制造、評價準則，填補了航空模鍛件用模具（模塊）標準的空白，屬于國內(nèi)先進水平。

成果與應用

1、模具壽命顯著提升：

模具壽命從幾件、十幾件提升至上百件，降低模具采購成本，提升綠色低碳制造水平，某型起落架模具壽命從6~8件，提升至20件以上。

2、基本實現(xiàn)航空鍛造行業(yè)全覆蓋：

產(chǎn)品已批量應用于核心航空鍛造企業(yè)。

3、交貨周期大幅縮短：

通過合理選材和工藝優(yōu)化，交貨周期由原來的3~6個月縮短至1~2個月。

4、模具重量降低：

通過選材提升模具性能，降低模具重量5%以上。