本文中國(guó)鑄造網(wǎng)從鍛造工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷入手,著重講解了這種缺陷的危害和如何降低危害
鍛造工藝不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生如下四種缺陷:
1、大晶粒:由于始鍛溫度過(guò)高和變形程度不足、或終鍛溫度過(guò)高、或變形程度落人臨界變形區(qū)引起的。鋁合金變形程度過(guò)大,形成織構(gòu);高溫合金變形溫度過(guò)低,形成混合變形組織時(shí)也可能引起粗大晶粒。
晶粒粗大將使鍛件的塑性和韌性降低,疲勞性能明顯下降。晶粒不均勻是指鍛件某些部位的晶粒特別粗大,某些部位卻較小。產(chǎn)生晶粒不均勻的主要原因是坯料各處的變形不均勻使晶粒破碎程度不一,或局部區(qū)域的變形程度落人臨界變形區(qū),或高溫合金局部加工硬化,或淬火加熱時(shí)局部晶粒粗大。耐熱鋼及高溫合金對(duì)晶粒不均勻特別敏感。晶粒不均勻?qū)⑹瑰懠某志眯阅堋⑵谛阅苊黠@下降。
2、冷硬現(xiàn)象:變形時(shí)由于溫度偏低或變形速度太快,以及鍛后冷卻過(guò)快,均可能使再結(jié)晶引起的軟化跟不上變形引起的強(qiáng)化(硬化),從而使熱鍛后鍛件內(nèi)部仍部分保留冷變形組織。這種組織的存在提高了鍛件的強(qiáng)度和硬度,但降低了塑性和韌性。嚴(yán)重的冷硬現(xiàn)象可能引起鍛裂。
3、裂紋:裂紋通常是鍛造時(shí)存在較大的拉應(yīng)力、切應(yīng)力或附加拉應(yīng)力引起的。裂紋發(fā)生的部位通常是在坯料應(yīng)力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和內(nèi)部有微裂紋、或坯料內(nèi)存在組織缺陷,或熱加工溫度不當(dāng)使材料塑性降低,或變形速度過(guò)快、變形程度過(guò)大,超過(guò)材料允許的塑性指針等,則在撤粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲和擠壓等工序中都可能產(chǎn)生裂紋。
4、龜裂:龜裂是在鍛件表面呈現(xiàn)較淺的龜狀裂紋。在鍛件成形中受拉應(yīng)力的表面(例如,未充滿的凸出部分或受彎曲的部分)最容易產(chǎn)生這種缺陷。
引起龜裂的內(nèi)因主要有:
①原材料合Cu、Sn等易熔元素過(guò)多。
?、诟邷亻L(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí),鋼料表面有銅析出、表面晶粒粗大、脫碳、或經(jīng)過(guò)多次加熱的表面。
③燃料含硫量過(guò)高,有硫滲人鋼料表面。
如何改善鍛造工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷
1、對(duì)于切邊時(shí)存在容易撕裂部分的鍛件可在設(shè)計(jì)飛邊槽時(shí)有意減薄薄弱部分飛邊橋部的高度,以降低切飛邊時(shí)此處的切割厚度。
2、對(duì)于冷擠壓工藝,必須最大程度地軟化毛坯及減少變形時(shí)的磨擦力,嚴(yán)格控制變形程度和各工序變形程度的合理分配。
一般低碳鋼、碳鋼及低碳合金鋼的軟化退火工藝為:加熱至760℃保溫4h,以20℃/h的冷卻速度冷到680℃保溫3h,再以20℃/h的冷卻速度冷卻到640℃后隨爐冷卻到350℃出爐。
采用多工序小變形的冷擠壓方法能有效地降低模具承受的單位擠壓力,工序間坯料可不進(jìn)行軟化處理,使模具壽命得以延長(zhǎng)。
3、采用鍛模CAE軟件,可以分析材料的流動(dòng)情況、磨擦阻力以及材料的充腔溢料情況,幫助設(shè)計(jì)人員有效合理地進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。
精密模鍛的特點(diǎn)和設(shè)備要求
中國(guó)的模鍛行業(yè)近年來(lái)飛速發(fā)展,并在世界市場(chǎng)中占有了自己應(yīng)有的地位。但仍處于“是大國(guó)不是強(qiáng)國(guó)”的階段,過(guò)去幾年火熱的經(jīng)濟(jì)掩蓋了中國(guó)模鍛行業(yè)的視野,投資的重點(diǎn)放在了普通產(chǎn)品的規(guī)模過(guò)度擴(kuò)張上,真正面向精鍛領(lǐng)域的投資比例很小。過(guò)熱發(fā)展的抑制給了我們充分的思考時(shí)間,相信在未來(lái)幾年,那種僅僅通過(guò)量的擴(kuò)張就能獲得很大利潤(rùn)的好時(shí)光不會(huì)再有。想讓中國(guó)的模鍛行業(yè)徹底進(jìn)入到世界先進(jìn)生產(chǎn)領(lǐng)域,走精鍛之路是每個(gè)睿智企業(yè)難得的機(jī)遇和面向未來(lái)的上伐之謀。
精鍛即精密模鍛,主要包括兩個(gè)方面
一是精化毛坯,即利用精鍛工藝取代粗切削加工工序,例如閉式精密熱模鍛轎車變速箱齒輪,其余量 0.6~1mm、公差±0.4。
二是精鍛零件,即精密凈成形鍛造技術(shù),通過(guò)精密模鍛直接獲得成品零件,例如冷精鍛轎車行星和半軸齒輪、星形套等,能夠減少或省去鍛后切削加工工序。
精密模鍛的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能節(jié)材、減排環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效。
正因?yàn)槿绱耍澜绺鲊?guó)都在大力發(fā)展精密模鍛,其包括冷、溫、熱及其復(fù)合精密模鍛,今后的發(fā)展趨勢(shì)是熱或溫鍛加冷精整復(fù)合鍛造技術(shù),從而獲得重量較大,形狀復(fù)雜、尺寸精度高的鍛件。
設(shè)備保證鍛件質(zhì)量和生產(chǎn)效率是前提條件,即滿足鍛件成形工藝要求,又生產(chǎn)效率適于批量要求。
鍛件精密化對(duì)設(shè)備的具體要求有以下幾點(diǎn):
1.設(shè)備剛度和滑塊導(dǎo)向精度高,以保證鍛件獲得高精度。
2.壓力工作行程長(zhǎng)。精密模鍛多采用擠壓成形,工作行程較長(zhǎng)。
3. 安??臻g尺寸大,實(shí)現(xiàn)多工位鍛造。
4. 鍛件頂出機(jī)構(gòu),力大有延時(shí)。
5. 生產(chǎn)效率高。
在抓好設(shè)備的同時(shí),發(fā)展自己的工藝隊(duì)伍,為用戶提供一攬子服務(wù),包括工藝咨詢、模具設(shè)計(jì)制造、輔機(jī)提供和機(jī)械手的配置等,可以為用戶提供交鑰匙服務(wù)。提高自動(dòng)化配套水平,達(dá)到一臺(tái)壓力機(jī)就是一條生產(chǎn)線、一個(gè)人就是一條生產(chǎn)線的水平。
在主機(jī)方面我們主要改進(jìn)完善了如下幾點(diǎn):
1、增大熱模鍛壓力機(jī)使用噸位
對(duì)機(jī)床的重要部件在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善,使之能夠滿足用戶安全的滿負(fù)荷的使用,最大可以允許連續(xù)使用名義噸位的1.25倍,擴(kuò)大了鍛造力的范圍,例如1600噸熱模鍛壓力機(jī)可以使用到2000噸。
2、增長(zhǎng)公稱壓力行程
一般熱模鍛壓力機(jī)的公稱壓力行程僅3~5mm,我們將公稱壓力行程增長(zhǎng)到10mm,擴(kuò)大了機(jī)床的使用范圍,這樣既可以加大熱擠壓行程,又可以用于溫鍛成形。
3、增設(shè)“解除悶車裝置”
滿足一旦操作不當(dāng)造成機(jī)床悶車,能夠方便的解除,不損壞機(jī)床和模具。
4、改進(jìn)下頂料系統(tǒng),增大頂出力,頂出行程和時(shí)間可調(diào)節(jié)。
5、工作臺(tái)面進(jìn)行硬化處理
壓力機(jī)工作臺(tái)面經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后中間產(chǎn)生凹陷,給用戶使用造成很大的麻煩。我們將工作臺(tái)面進(jìn)行硬化處理,使表面硬度達(dá)到HRC30以上,有效的解決了工作臺(tái)面凹陷的問(wèn)題。