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第二章锻造成形原理与控制

2021-05-10 19:14:02   6  举报

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锻造成型的知识概括，包括镦粗，拔长等

工作总结

读书笔记

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大纲/内容

扩孔

定义

冲子扩孔

定义

芯轴扩孔

金属沿切向流动，内外径增大原因

变形区沿切向的长度远小于宽度

芯轴上扩孔的锻件一般壁较薄（最小阻力）

芯轴与锻件接触面呈弧形，有利于金属沿切向流动

碾压扩孔

应力应变和流动同芯轴扩孔

常见问题及措施

冲子扩孔

主要缺陷：裂纹和壁厚不均

液压扩孔

主要缺陷：锻件外形呈喇叭口畸形、胀裂和尺寸超差

碾压扩孔

主要缺陷：尺寸超差和锻件断面内凹

模锻

开式模锻

模锻阶段

第一阶段：自由镦粗至接触模壁

第二阶段：金属流向模膛深处和圆角处，开始产生飞边

第三阶段：飞边压薄至模膛充满

第四阶段：上下模闭合，多余金属完全挤出

影响成型因素

模膛的具体尺寸和形状

变形金属与摸壁的摩擦因数：阻力小易充满

摸壁斜度：对金属充填模膛不利，所以要选用最小的

孔口圆角半径

飞边槽的影响

4种形式+图

终锻前坯料的具体形状和尺寸

坯料本身性质

设备工作速度

高速锤上模锻时，只有在流动惯性和需要填充的方向一致时，才有利于金属填充模膛

闭式模锻

第一阶段：基本成形阶段

变形力增加较慢，继续变形变形抗力急剧增加

第二阶段：充满阶段

结束时变形力比一阶段末棵增达2~3倍，变形量小

第三阶段：形成纵向飞边阶段

模膛侧壁压应力σR由于纵向飞边而增大，给边的厚度越薄，高度越大，σR越大

常见问题及措施

折叠：两个都氧化的面汇合

折叠与周围金属流线方向一致

折叠尾端一般呈小圆角，有折皱则为枝杈形

折叠两侧有较重氧化、脱碳

多股流动金属对流

一股金属极速大量流动，带动邻近部分的表层金属

变形金属发生弯曲、回流

部分金属局部変形，被压入另一部分金属内

模锻时充不满

模膛深而窄的地方因阻力大不易充满

在模膛某些部分因金属难流动而充不满

带枝芽的锻件模锻时，常常在枝芽处充不满

欠压

错移

轴线弯曲

回转

摆动碾轧

旋转锻造

辊锻成型

镦粗

镦粗目的

平砧镦粗

定义

高径比

圆形截面坯料镦粗

(H0/D0=0.8~2）侧面单股形，内部变形不均（画图）

(H0/D0≈3）两端产生双鼓型（画图）

(H0/D0>3）易失稳弯曲（画图

三个变形区

区域1：难变形区<br>区域2：大变形区<br>区域3：小变形区

环形截面坯料镦粗

最小主应力σ3是轴向，最大主应力σ1是径向，中间应力σ2是切向

有分流界面，坯料在界面以内沿径向向内孔流动，界面以外沿径向向外流动（画图）

矩形截面坯料镦粗

应力应变分析：

金属流动图

漏盘镦粗

定义

金属流动方向

坯料尺寸、漏盘孔径、变形程度影响

环孔斜度影响

局部镦粗

定义

适用范围

特点：特征和平砧镦粗相似，但受不变形部分影响

孔板间镦粗

常见问题及措施

问题：1区由于温度降低快，变形抗力大，相较于中间2区的金属变形困难<br>解决：保证内部组织均匀，防止侧面裂纹产生<br>

使用润滑剂和预热工具

采用凹形坯料镦粗

采用软金属垫镦粗

采用铆镦、叠镦、和套环内镦粗

采用反复镦粗拔长的工艺

拔长

定义

变形特点

连续的局部加载

通过轴向正应变的累积而增长

实心件拔长

外端金属对变形区金属流动影响

相对送进量小：金属多沿轴向流动

自由镦粗：沿轴向和横向的流动金属相等

变形区金属对外端的影响

金属表面存在剪应力时，再剪应力的作用下，过渡区金属沿σ1的方向被拉长，沿σ3方向缩短——拉缩

过渡区内，τ和σ1越大，σ3越小，拉缩程度越大

受力越大，受力面积越小，拉缩越严重

工具速度慢，拉缩严重；速度快，拉缩小

坯料沿轴向逐次拔长，变形相当于一系列镦粗工序组合

拔长对外端影响：横向宽展相对减小，轴向身长增加

空心件拔长

定义

图示

外端金属影响：外端对A区金属切向流动限制越强烈，越有利于变形区金属伸长‘

空心件相对厚度t/d影响：t/d越大，限制能力越强（t：壁厚，d：内孔直径）

常见问题及措施

矩形截面坯料

问题

侧表面裂纹及角裂：边角部分，冷却快，塑性降低更易开裂

上下表面横向裂纹：拔长低塑性钢料、铜合金等摩擦系数大的更易产生

对角线裂纹：送进量大，对同一部位反复重击，易产生

内部横向裂纹：主要集中上下表面层。

措施

正确选择送进量

采用合适工具

采用适当的操作方法：两轻一重

圆截面

问题

压下量较小，内部产生纵向裂纹

接触较窄较长，金属横向流动速度大，轴向流速小，变形集中于上下表层

工具与金属接触面由线变面

措施

在平砧下拔长时，先将圆截面压成矩形截面，再拔长到一定尺寸，再压成八边形，最后压成圆形

在型砧内拔长

芯轴拔长

问题：内壁易产生裂纹，尤其两端

措施：坯料加热均匀；转动角度和压下量均匀；先两端后中间

冲孔

定义

开式冲孔

直接受力区A区；间接受力区B区

A：受压，压缩类变形

B：伸长类、压缩类或平面变形类

D/d较小，环壁较薄：切向正应变，轴向负应变伸长类，冲孔后坯料高度减小

D/d较大（≈5），环壁较厚：轴向应变小，高度变化不大，属于平面应变

D/d很大，环壁很厚：轴向是伸长变形，内测高度增加

闭式冲孔（类似于反挤）

常见问题及措施

开式

产生拉缩现象

D/d≤2~3，拉缩严重

D/d=3~5，几乎没有拉缩现象

D/d>5，多余金属挤向端面形成凸台

直径增大，切向产生拉应力，形成侧表面裂纹

孔冲偏

闭式

壁厚不均

纵向裂纹

横向裂纹

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