1鋁合金模鍛件折疊缺陷部位和原因分析

    1．1模鍛件折疊部位由鍛件結(jié)構(gòu)與外形能夠看出，在生產(chǎn)中折疊大多發(fā)生在鍛件腹板和筋、筋和緣條部位。

    1．2折疊缺陷的原因①毛料設(shè)計，設(shè)計不合理，造成金屬分配存在差異性。鍛件工藝選擇直徑是180mm×420mm長棒材，按照二次多方段進行打方，直到120mm×180mm×480mm，然后對其中間局部進行拔長，再在50水壓機上終壓成型。由其外形可知，其上下筋對稱，雖然毛料外形與鍛件外形接近，如圖1所示。

    但是通過圖1可知鍛件毛料上部與底部金屬不均勻，底部金屬分布較大，高度不夠，鍛件是上下對稱的，在模壓時，上部筋充滿著型腔，下部金屬沒有充滿，隨著變形在型腔中圓角上部就產(chǎn)生一個空穴，最終在此處金屬與下部匯合充填，產(chǎn)生折疊。②從腹板和筋連接部位圓角半徑分析，由于該圓角半徑小，在模鍛中，兩筋充滿后，上下模不斷靠攏，表面金屬順著阻力較小方向穿過，流進毛邊槽，并帶動表面金屬外流，使筋與腹板疊在一起，產(chǎn)生折疊。③從金屬流向考慮模壓時，金屬填充型腔中，不是貼著圓角壁流人，離開圓角，使金屬先和相對側(cè)壁接觸，再與底部接觸，向圓角處出現(xiàn)金屬倒流，這使正流與倒流金屬表面發(fā)生重合，進而形成折疊。④上一次模壓完時修傷沒有徹底，沒有快速把折疊修干凈而使其進入下一次模壓，使鍛件內(nèi)部與外部都有折疊。

    1.3解決折疊缺陷方法①把鍛件毛料改成選擇直徑是170mm×280mm長棒材，在拔長模上進行拔長，拔成頭端是直徑(170×80+10)mm，尾部壓扁到70+5i"~11TI厚。選擇新改進毛料來模壓，可看到其上下金屬均勻，在模壓過程中金屬變形比較均勻，在棒子拔長部位圓角將圓滑過渡，在模壓時使和分模垂直方向上流動阻力較小，不能在型腔中圓角上部產(chǎn)生空穴，讓金屬均勻充滿型腔。②增加筋和腹板上圓角與模具上凸圓角半徑，使金屬模壓時均勻充滿型腔，流動阻力減小，多余金屬將沿模腔外形流人毛邊槽。③經(jīng)過改進工藝的鍛件表面不存在折疊，流線沿著鍛件分布，符合圖紙和驗收標(biāo)準(zhǔn)。

    2軸類鍛件的折疊缺陷

    在鍛件中，有較大部分是軸類鍛件，其成形模具是摔模，由上下兩部分構(gòu)成，鍛造中鍛件繞著軸線旋轉(zhuǎn)，沒有飛邊，例如卡摔模和調(diào)直摔模。摔模成形特點是通過模具側(cè)面壓力來制約金屬橫向流動，使金屬順著軸線延長，和自由鍛成形比起來，拔長率提高~1120％～40％。同時，內(nèi)拔長時應(yīng)力情況也能防止內(nèi)部出現(xiàn)縱向裂紋。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，臺階軸鍛件使用一般摔模鍛造時，往往在臺階部位發(fā)生折疊缺陷。

    2．1折疊缺陷問題下面是半軸鍛件工藝，以此說明利用成形臺階軸過程中出現(xiàn)缺陷，和模具改進后的解決。半軸成形步驟是：①壓肩直徑是130mm；②拔長兩端到直徑130mm，自由鍛成形；③一端壓肩直徑118mm；④拔長一端到直徑115mm，自由鍛成形；⑤壓肩直徑108mm；⑥拔長另一端到直徑105mm，自由鍛成形；⑦修整和調(diào)直成形，調(diào)直摔模。利用摔模時，在步驟①、③、⑤、⑦，都容易發(fā)生折疊缺陷，尤以調(diào)直摔模這一步最為嚴(yán)重。

    2．2問題分析現(xiàn)在以調(diào)直摔模這一步為例，分析缺陷原因和工序改進。摔模型腔不同部位產(chǎn)生臺階，其高度結(jié)合直徑差來確定，這就使鍛打過程中臺階不為金屬發(fā)生劇烈變形和流動不暢。上、下模塊在合攏時，型腔上為避免應(yīng)力出現(xiàn)集中與使流動平滑而設(shè)置圓角在接觸臺階部位產(chǎn)生一個臺階縫隙，進一步對金屬流動造成影響。這樣，在臺階部位除了大多數(shù)金屬按工裝流動產(chǎn)生臺階外，剩下的金屬因為直徑變化引起流動不暢，有一部分流到上、下模塊的縫隙中，形成像模鍛時的“飛邊”。在鍛件旋轉(zhuǎn)鍛造時，這部分剩下的金屬因為厚度薄在鍛造時被彎曲而貼在鍛件表面，進一步鍛打時會卡在鍛件內(nèi)，形成折疊。所(下轉(zhuǎn)第1O5頁)(上接第1o3頁)以，普通摔模時折疊缺陷的原因包括兩個：一個是型腔上因為直徑不同的臺階；二是型腔的圓角。針對這兩個因素進行分析：①型腔的圓角無法取消；②折疊開始出現(xiàn)在模塊交界處，說明接近其接觸部位臺階是造成折疊的主因。

    2．3問題的解決對工裝進行修改，從根源上解決軸類鍛件的折疊問題。在摔模的臺階處，在小直徑型圓弧切向設(shè)置兩條切線和大直徑型圓角相切。這樣部分消除存在于模塊接觸部位臺階，減慢形狀上改變。當(dāng)模塊合攏時在圓角處產(chǎn)生一個容納剩下金屬的空腔，不是原來的臺階縫隙。鍛打時剩下金屬分流到這個部位時，不產(chǎn)生飛邊，而產(chǎn)生一個棱形塊，在鍛件旋轉(zhuǎn)鍛造時，這部分剩下金屬因為是棱形由于其厚度后所以不是先彎曲再折疊，而是經(jīng)過鍛粗和鍛平然后融進鍛件內(nèi)部，成為一個整體，不會發(fā)生折疊缺陷。

    3彎曲鍛件的折疊缺陷彎曲鍛件是常用的結(jié)構(gòu)鍛件，主要有連桿、曲軸和管接頭等，這類鍛件的多數(shù)缺陷是彎角轉(zhuǎn)接部位的折疊，鍛件流線要順著零件方向分布時，這類折疊被鍛件形狀所制約，特別是彎曲角低于110。時，折疊難以避免。

    3．1零件形狀與缺陷位置鍛件材料為不銹鋼，使用設(shè)備是摩擦壓力機，工藝是彎曲制坯和開式模鍛和冷校正。缺陷位置與深度有這種特征：位置是彎曲轉(zhuǎn)角和平臺相接處。缺陷打磨以后深度是1-2mm，經(jīng)過剖開后檢查，確定缺陷性質(zhì)是折疊。

    3．2缺陷產(chǎn)生原因該缺陷產(chǎn)生主要因為模鍛成型時，已彎曲棒料彎曲端用料少，變形區(qū)處圓臺用料多，所以在模鍛時，彎曲端材料向著最大用料圓臺處匯集，圓臺處金屬部分填到型腔，部分朝型腔外部流，與彎曲端流動來充型材料匯流，這時彎曲棒料若有褶皺等問題，會增加材料流動的差異性，因此發(fā)生折疊。

    3．3解決缺陷措施對缺陷發(fā)生原因，要采取這種措施來解決，彎曲工序是引起折疊關(guān)鍵一步，由實驗可知，在溫度與打擊力度合適時，該種材料彎曲后，彎曲角超過120。，彎曲半徑超過8mm時，坯料一般不出現(xiàn)褶皺。綜合分析該鍛件放置與用料，把彎曲角由110。改為115。，彎曲的內(nèi)半徑由5mm改成10mm，從而降低彎曲褶皺發(fā)生可能性，消除褶皺發(fā)展成折疊隱患。還有，彎曲模具設(shè)計時，彎曲槽設(shè)計很重要。棒材彎曲以后，變形區(qū)會出現(xiàn)橢圓狀變形，應(yīng)注意折彎后截面是否發(fā)生凹陷，如果有，要及時調(diào)整彎曲槽設(shè)計，加大傾斜角尺寸，從135。加到150。

    4結(jié)語通過對鍛件折疊發(fā)生的原因分析，進而對鍛件毛料改進和模具尺寸更改，使鍛件尺寸良好，鍛件表面和低倍組織都沒有出現(xiàn)折疊，鍛件力學(xué)性能都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，其質(zhì)量穩(wěn)定，像臺階軸，工裝改進設(shè)計已經(jīng)在生產(chǎn)中用到全部摔模設(shè)計，基本解決了臺階軸折疊缺陷問題。彎曲鍛件折疊缺陷，重要的是鍛造工藝與模具設(shè)計必須合理、恰當(dāng)。