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    不同溫度下的塑性成形技術(shù)對模具的要求也是不同的。冷擠壓時(shí)，因坯料與模壁的接觸應(yīng)力非常大，對模具進(jìn)行充分的潤滑是必不可少的，這也是冷擠壓，特別是黑色金屬冷擠壓得以進(jìn)行的必要條件，而對模具的冷卻一般不予考慮。 
    在熱鍛時(shí)，模具的工作環(huán)境非常惡劣，除了要承受較大的載荷外，還要受到交變溫度的影響。模具會因工件成形溫度高而迅速升溫，此時(shí)對模具進(jìn)行充分的冷卻是使模具維持正常使用壽命的必要條件一般情況下潤滑較少考慮。
    溫鍛成形兼具了冷、熱成形的特點(diǎn)，因此，溫鍛時(shí)不僅要考慮模具的潤滑，也必須充分考慮模具的冷卻。實(shí)踐證明:溫鍛，特別是中高溫溫鍛時(shí)，模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或冷卻不充分，將導(dǎo)致模具的早期失效。當(dāng)溫鍛成形溫度在600℃以上時(shí)若冷卻不充分即使采用了較好的模具材料，在鍛造加工高溫、高載荷的連續(xù)作用下，也會導(dǎo)致模具，特別是凸模的回火軟化，不能發(fā)揮模具的潛在壽命。
    1．溫鍛模具的冷卻方法
    溫鍛時(shí)坯料的加熱溫度一般在800℃以下而且國內(nèi)普遍采用通用型曲柄壓力機(jī)進(jìn)行成形速度較慢。從坯料入模至鍛件成形一般需3-5s的時(shí)間模具的受熱時(shí)間也相對較長溫升就較快。這時(shí)若采用大量冷卻水噴射冷卻，勢必造成坯料過冷，同時(shí)也會沖刷或稀釋模壁與坯料間的潤滑劑。使變形抗力急劇上升，溫鍛不能正常進(jìn)行。再者，溫鍛往往與熱鍛不一樣，一火加熱后數(shù)道工序連續(xù)成形，如果冷卻不當(dāng)，至最后一道成形工序時(shí)鍛件已低于終鍛溫度，甚至處于金屬的藍(lán)脆區(qū)域，會影響鍛件的成形性能和力學(xué)性能。
    在溫鍛時(shí)如何使模具充分冷卻，又不使坯料過度降溫這是設(shè)計(jì)溫鍛工藝和模具結(jié)構(gòu)時(shí)必須認(rèn)真考慮的問題。特別是在中高溫溫度下的溫鍛成形，模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤其重要。
    1.1凸模冷卻方法
    在成形模具中凸模因鍛件形狀和使用性能不同其結(jié)構(gòu)可分為型腔式凸模(上模)和壓入式凸模。
    型腔式凸模的內(nèi)形與凹模基本接近，其外形也相對較大可以參照凹模冷卻方法在模具中布置循環(huán)冷卻水槽。壓入式凸模主要用于成形帶孔的鍛件或擠壓件。凸模除了傳遞壓力外，還起到控制金屬流動的作用，所受的單位壓力相對較高。受鍛件外形尺寸和本身結(jié)構(gòu)的限制壓入式凸模的外形一般較小且呈軸桿形。若在該凸模上開循環(huán)冷卻水槽會使其強(qiáng)度大大下降如果采用冷卻水噴射冷卻冷卻水會順勢滴入凹模或直接滴在凹模內(nèi)的坯料上使坯料過冷溫鍛無法進(jìn)行。我們在設(shè)計(jì)溫鍛模具時(shí)，對壓入式凸模采用了噴霧冷卻。
    冷卻噴霧是冷卻水和壓縮空氣混合而成的一種水汽，此裝置安裝在凸模上方，呈環(huán)形布置。當(dāng)開模時(shí)，霧汽從若干個(gè)噴嘴噴出，對凸模進(jìn)行冷卻。它的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)冷卻霧汽遇到凸模后在對凸模冷卻的同時(shí)馬上會蒸發(fā)，因此不會造成坯料的過冷。(2)通過調(diào)節(jié)汽、液閥門可以控制冷卻水和壓縮空氣的比例，以達(dá)到最佳的冷卻效果。(3)冷卻噴霧通過銅管上若干個(gè)噴嘴噴出所以對凸模的冷卻均勻，不會形成較大的溫度應(yīng)力，從而延長凸模的使用壽命。
    1.2凹模冷卻機(jī)構(gòu)
    凹模冷卻機(jī)構(gòu)是在預(yù)應(yīng)力圈(外圈和內(nèi)圈)的內(nèi)壁開設(shè)若干圈環(huán)形水槽，并鑿?fù)ㄘQ槽和開通出水孔使水在外圈和內(nèi)圈內(nèi)部分別環(huán)繞數(shù)周帶走凹模的熱量再流入冷卻裝置。為了便于安裝冷卻系統(tǒng)并且不影響預(yù)應(yīng)力圈的強(qiáng)度在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力圈時(shí)，外形尺寸應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，取推薦值的上限。
    在溫?cái)D壓時(shí)，冷卻水由外圈的進(jìn)水口注入，在壓力的作用下經(jīng)外圈環(huán)繞水道，到達(dá)內(nèi)圈的下部水孔處并流入內(nèi)圈水槽;在內(nèi)圈，冷卻水通過兩圈環(huán)形水槽環(huán)繞凹模兩周帶走凹模的熱量再通過內(nèi)圈上部的水孔流回外圈水槽;經(jīng)外圈水槽再次循環(huán)一周后，從外圈的出水口流出，經(jīng)管道輸入冷卻裝置，進(jìn)行循環(huán)使用。這里值得一提的是，冷卻水必須是閉路循環(huán)，即冷卻水管道要保證封閉，由于冷卻水通道是開在預(yù)應(yīng)力圈上，在預(yù)應(yīng)力圈壓合后可以保證管道的密封性所以對于凹模冷卻采用這種冷卻水循環(huán)的方法是可取的。
    2．模具冷卻與模具壽命
   
    在生產(chǎn)實(shí)際中，采用前述凸、凹模冷卻裝置的溫鍛模具在擠壓材料為GCrl5，直徑27mm、高度59mm的圓錐軸承滾子，成形溫度在700℃，使用模具材料為3Cr2W8V時(shí)，啟用冷卻裝置，模具工作數(shù)小時(shí)后，其溫升不足100℃。經(jīng)批量測試，模具的平均壽命可以達(dá)3x102件以上。而在同樣的工況下，不啟用凸、凹模冷卻裝置，模具在連續(xù)成形了數(shù)百件鍛件后，凸模就出現(xiàn)了軟化墩粗，而凹模則出現(xiàn)了模膛拉毛出模困難的現(xiàn)象。凸、凹模均早期失效。
    值得一提的是，不同的模具材料開啟冷卻裝置的時(shí)機(jī)是不同的。對于一些對溫度特別敏感的材料，如高速鋼Wl8Cr4V,W6Mo5Cr4V2等，在模具工作前必須先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般在200℃左右。成形后模具溫升至250℃-300℃時(shí)，再開啟冷卻水裝置。否則，過早開啟冷卻水裝置會影響模具的預(yù)熱溫度，成形時(shí)模具易出現(xiàn)裂紋。合理控制高速鋼的預(yù)熱和冷卻時(shí)機(jī)，可使高速鋼模具的使用壽命得到較大提高。
    3．結(jié)束語

綜上所述，溫鍛模具的冷卻裝置在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須予以高度重視。對于不同材料和尺寸的鍛件及不同的模具材料，應(yīng)通過控制冷卻水的水量、開啟時(shí)機(jī)來調(diào)節(jié)模具的冷卻程度，以最大程度地發(fā)揮模具材料的潛在壽命。