本文中国铸造网从锻造工艺不当产生的缺陷入手,着重讲解了这种缺陷的危害和如何降低危害
锻造工艺不当会产生如下四种缺陷:
1、大晶粒:由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大,形成织构;高温合金变形温度过低,形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒。
晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低,疲劳性能明显下降。晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大,某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一,或局部区域的变形程度落人临界变形区,或高温合金局部加工硬化,或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
2、冷硬现象:变形时由于温度偏低或变形速度太快,以及锻后冷却过快,均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化(硬化),从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。
3、裂纹:裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷,或热加工温度不当使材料塑性降低,或变形速度过快、变形程度过大,超过材料允许的塑性指针等,则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
4、龟裂:龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面(例如,未充满的凸出部分或受弯曲的部分)最容易产生这种缺陷。
引起龟裂的内因主要有:
①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。
②高温长时间加热时,钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。
③燃料含硫量过高,有硫渗人钢料表面。
如何改善锻造工艺不当产生的缺陷
1、对于切边时存在容易撕裂部分的锻件可在设计飞边槽时有意减薄薄弱部分飞边桥部的高度,以降低切飞边时此处的切割厚度。
2、对于冷挤压工艺,必须最大程度地软化毛坯及减少变形时的磨擦力,严格控制变形程度和各工序变形程度的合理分配。
一般低碳钢、碳钢及低碳合金钢的软化退火工艺为:加热至760℃保温4h,以20℃/h的冷却速度冷到680℃保温3h,再以20℃/h的冷却速度冷却到640℃后随炉冷却到350℃出炉。
采用多工序小变形的冷挤压方法能有效地降低模具承受的单位挤压力,工序间坯料可不进行软化处理,使模具寿命得以延长。
3、采用锻模CAE软件,可以分析材料的流动情况、磨擦阻力以及材料的充腔溢料情况,帮助设计人员有效合理地进行工艺设计。
精密模锻的特点和设备要求
中国的模锻行业近年来飞速发展,并在世界市场中占有了自己应有的地位。但仍处于“是大国不是强国”的阶段,过去几年火热的经济掩盖了中国模锻行业的视野,投资的重点放在了普通产品的规模过度扩张上,真正面向精锻领域的投资比例很小。过热发展的抑制给了我们充分的思考时间,相信在未来几年,那种仅仅通过量的扩张就能获得很大利润的好时光不会再有。想让中国的模锻行业彻底进入到世界先进生产领域,走精锻之路是每个睿智企业难得的机遇和面向未来的上伐之谋。
精锻即精密模锻,主要包括两个方面
一是精化毛坯,即利用精锻工艺取代粗切削加工工序,例如闭式精密热模锻轿车变速箱齿轮,其余量 0.6~1mm、公差±0.4。
二是精锻零件,即精密净成形锻造技术,通过精密模锻直接获得成品零件,例如冷精锻轿车行星和半轴齿轮、星形套等,能够减少或省去锻后切削加工工序。
精密模锻的优点是节能节材、减排环保、优质高效。
正因为如此,世界各国都在大力发展精密模锻,其包括冷、温、热及其复合精密模锻,今后的发展趋势是热或温锻加冷精整复合锻造技术,从而获得重量较大,形状复杂、尺寸精度高的锻件。
设备保证锻件质量和生产效率是前提条件,即满足锻件成形工艺要求,又生产效率适于批量要求。
锻件精密化对设备的具体要求有以下几点:
1.设备刚度和滑块导向精度高,以保证锻件获得高精度。
2.压力工作行程长。精密模锻多采用挤压成形,工作行程较长。
3. 安模空间尺寸大,实现多工位锻造。
4. 锻件顶出机构,力大有延时。
5. 生产效率高。
在抓好设备的同时,发展自己的工艺队伍,为用户提供一揽子服务,包括工艺咨询、模具设计制造、辅机提供和机械手的配置等,可以为用户提供交钥匙服务。提高自动化配套水平,达到一台压力机就是一条生产线、一个人就是一条生产线的水平。
在主机方面我们主要改进完善了如下几点:
1、增大热模锻压力机使用吨位
对机床的重要部件在原设计的基础上进行改进和完善,使之能够满足用户安全的满负荷的使用,最大可以允许连续使用名义吨位的1.25倍,扩大了锻造力的范围,例如1600吨热模锻压力机可以使用到2000吨。
2、增长公称压力行程
一般热模锻压力机的公称压力行程仅3~5mm,我们将公称压力行程增长到10mm,扩大了机床的使用范围,这样既可以加大热挤压行程,又可以用于温锻成形。
3、增设“解除闷车装置”
满足一旦操作不当造成机床闷车,能够方便的解除,不损坏机床和模具。
4、改进下顶料系统,增大顶出力,顶出行程和时间可调节。
5、工作台面进行硬化处理
压力机工作台面经过长期使用后中间产生凹陷,给用户使用造成很大的麻烦。我们将工作台面进行硬化处理,使表面硬度达到HRC30以上,有效的解决了工作台面凹陷的问题。