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锻件折叠缺陷、产生成因及预控方法
来源: | 发布时间:2017-8-1 17:49:09 | 浏览次数:

模锻件有不少封闭的断面,两肋间距离短,肋较薄,两肋间距和腹板问厚度大,并且不少部位表面是非加工成的。因为模锻件肋薄很多,在生产中经常在薄肋和腹板相交处、肋和缘条连接处产生折叠问题。模锻件上折叠破坏其连续性,由于它使断面部分变弱,或在使用时出现应力集中而发生疲劳裂纹,很大程度上减小锻件承载能力,而肋一般都用来给予刚性或为别的零件提供安装或者链接面,所以要防止折叠缺陷。
1铝合金模锻件折叠缺陷部位和原因分析
1.1模锻件折叠部位由锻件结构与外形能够看出,在生产中折叠大多发生在锻件腹板和筋、筋和缘条部位。
1.2折叠缺陷的原因①毛料设计,设计不合理,造成金属分配存在差异性。锻件工艺选择直径是180mm×420mm长棒材,按照二次多方段进行打方,直到120mm×180mm×480mm,然后对其中间局部进行拔长,再在50水压机上终压成型。由其外形可知,其上下筋对称,虽然毛料外形与锻件外形接近,如图1所示。
毛料改进
但是通过图1可知锻件毛料上部与底部金属不均匀,底部金属分布较大,高度不够,锻件是上下对称的,在模压时,上部筋充满着型腔,下部金属没有充满,随着变形在型腔中圆角上部就产生一个空穴,最终在此处金属与下部汇合充填,产生折叠。②从腹板和筋连接部位圆角半径分析,由于该圆角半径小,在模锻中,两筋充满后,上下模不断靠拢,表面金属顺着阻力较小方向穿过,流进毛边槽,并带动表面金属外流,使筋与腹板叠在一起,产生折叠。③从金属流向考虑模压时,金属填充型腔中,不是贴着圆角壁流人,离开圆角,使金属先和相对侧壁接触,再与底部接触,向圆角处出现金属倒流,这使正流与倒流金属表面发生重合,进而形成折叠。④上一次模压完时修伤没有彻底,没有快速把折叠修干净而使其进入下一次模压,使锻件内部与外部都有折叠。
1.3解决折叠缺陷方法①把锻件毛料改成选择直径是170mm×280mm长棒材,在拔长模上进行拔长,拔成头端是直径(170×80+10)mm,尾部压扁到70+5i"~11TI厚。选择新改进毛料来模压,可看到其上下金属均匀,在模压过程中金属变形比较均匀,在棒子拔长部位圆角将圆滑过渡,在模压时使和分模垂直方向上流动阻力较小,不能在型腔中圆角上部产生空穴,让金属均匀充满型腔。②增加筋和腹板上圆角与模具上凸圆角半径,使金属模压时均匀充满型腔,流动阻力减小,多余金属将沿模腔外形流人毛边槽。③经过改进工艺的锻件表面不存在折叠,流线沿着锻件分布,符合图纸和验收标准。
2轴类锻件的折叠缺陷
在中,有较大部分是轴类锻件,其成形模具是摔模,由上下两部分构成,锻造中锻件绕着轴线旋转,没有飞边,例如卡摔模和调直摔模。摔模成形特点是通过模具侧面压力来制约金属横向流动,使金属顺着轴线延长,和自由锻成形比起来,拔长率提高~1120%~40%。同时,内拔长时应力情况也能防止内部出现纵向裂纹。在生产中发现,台阶轴锻件使用一般摔模锻造时,往往在台阶部位发生折叠缺陷。
2.1折叠缺陷问题下面是半轴锻件工艺,以此说明利用成形台阶轴过程中出现缺陷,和模具改进后的解决。半轴成形步骤是:①压肩直径是130mm;②拔长两端到直径130mm,自由锻成形;③一端压肩直径118mm;④拔长一端到直径115mm,自由锻成形;⑤压肩直径108mm;⑥拔长另一端到直径105mm,自由锻成形;⑦修整和调直成形,调直摔模。利用摔模时,在步骤①、③、⑤、⑦,都容易发生折叠缺陷,尤以调直摔模这一步最为严重。
2.2问题分析现在以调直摔模这一步为例,分析缺陷原因和工序改进。摔模型腔不同部位产生台阶,其高度结合直径差来确定,这就使锻打过程中台阶不为金属发生剧烈变形和流动不畅。上、下模块在合拢时,型腔上为避免应力出现集中与使流动平滑而设置圆角在接触台阶部位产生一个台阶缝隙,进一步对金属流动造成影响。这样,在台阶部位除了大多数金属按工装流动产生台阶外,剩下的金属因为直径变化引起流动不畅,有一部分流到上、下模块的缝隙中,形成像模锻时的“飞边”。在锻件旋转锻造时,这部分剩下的金属因为厚度薄在锻造时被弯曲而贴在锻件表面,进一步锻打时会卡在锻件内,形成折叠。所(下转第1O5页)(上接第1o3页)以,普通摔模时折叠缺陷的原因包括两个:一个是型腔上因为直径不同的台阶;二是型腔的圆角。针对这两个因素进行分析:①型腔的圆角无法取消;②折叠开始出现在模块交界处,说明接近其接触部位台阶是造成折叠的主因。

 
 
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