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有色合金鍛件的鍛模與鋼鍛件的鍛模設(shè)計(jì)原則是一致的，但由于鍛件的材質(zhì)不同，鍛模多數(shù)采用單型槽，這是因?yàn)閷?duì)有色金屬鍛造，尤其是鋁合金和鎂合金，極易在鍛件表面形成缺陷，每完成一道工序后，均要求排除表面缺陷，以避免在下一道工序中出現(xiàn)廢品。另外，對(duì)于輕有色合金模鍛時(shí)，由于其再結(jié)晶速度緩慢，常有不完全再結(jié)晶區(qū)域的存在，重復(fù)加熱可提高鍛件的內(nèi)部質(zhì)量。因此，鍛模設(shè)計(jì)有其特殊的要求。
1.錘上和壓力機(jī)上用的鍛模 錘上和壓力機(jī)上用的鍛模通常由上下模塊組成。根據(jù)鍛件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的鍛件尺寸精度要求不同，鍛件可采用開(kāi)式模鍛或閉式模鍛。 開(kāi)式鍛模，鍛模型槽周邊帶有毛邊槽，用以容納多余金屬。開(kāi)式模鍛坯料在模腔中流動(dòng)過(guò)程可分為三個(gè)階段：第一階段為鐓粗階段，坯料鐓粗至與模腔側(cè)壁接觸為止；第二階段主要是金屬充填型腔，并有少量金屬流入毛邊槽；第三階段是鍛件最終成形和將多余金屬排擠到毛邊倉(cāng)部中去。在第三階段中，毛邊愈來(lái)愈薄，毛邊處水平方向的阻力也變得愈大，迫使金屬進(jìn)一步充填型腔深處。最后，多余金屬被完全擠入毛邊倉(cāng)部。 閉式鍛模，金屬在閉式鍛模內(nèi)成形時(shí)，周邊不產(chǎn)生毛邊，僅在成形終了階段出現(xiàn)上下模配合面毛刺。閉式模鍛的主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有毛邊消耗，金屬在成形時(shí)處于三向不均勻壓應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)于塑性較差的材料成形，具有特殊的意義。但閉式模鍛應(yīng)盡可能避免尖角形成，以防止鍛模在使用時(shí)出現(xiàn)變形或斷裂。 閉式模鍛還有其他特殊形式，如正擠壓和反擠壓。 擠壓是一種特殊的工藝方法，它主要運(yùn)用于回轉(zhuǎn)體和軸類(lèi)鍛件。擠壓件精度高，甚至能夠達(dá)到零件的精度和表面粗糙度要求。但也可以作為成形中間坯料的輔助工序，為模鍛提供坯料。 在我國(guó)，由于模鍛錘使用還較為普遍，除鎂合金不適于錘上模鍛外，其余有色金屬鍛件主要靠模鍛錘生產(chǎn)。近些年來(lái)等溫鍛工藝的成熟，解決了鈦合金在錘上模鍛時(shí)變形較困難的問(wèn)題。 2.鍛模型槽尺寸與收縮率 終鍛型槽制造的依據(jù)是熱鍛件圖，而熱鍛件圖是由冷鍛件圖加放收縮率得到的。當(dāng)鍛件出模后冷卻到室溫，鍛件必須符合冷鍛件圖的尺寸要求。因此，掌握鍛件的收縮規(guī)律對(duì)保證鍛件的尺寸非常重要。 收縮率的大小，不僅與材料有關(guān)，而且與鍛模的工作溫度有關(guān)。鍛模的工作溫度低，則加放的收縮率要大一些。對(duì)于鋁合金鍛件用鍛模，若其預(yù)熱溫度和工作溫度保持在300～350℃，則收縮率為0.8%；若溫度低于250℃，則收縮率不應(yīng)小于1%。對(duì)于鎂合金鍛件，其收縮率一般為0.7%～0.8%。對(duì)于銅合金鍛件，其收縮率一般為1.3%～1.5%。對(duì)于大多數(shù)鈦合金來(lái)說(shuō)，收縮率在0.5%～0.7%范圍內(nèi)，對(duì)于長(zhǎng)度不超過(guò)250mm的鈦合金鍛件，不必考慮終鍛溫度和模具預(yù)熱溫度的影響，收縮率可取0.6%;對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)250mm的鍛件，如終鍛溫度在850℃以上，模具預(yù)熱溫度在200℃左右，收縮率可取0.7%；終鍛溫度在850℃左右，模具預(yù)熱溫度為250℃時(shí)，取0.6%；終鍛溫度在850℃以下，而模具預(yù)熱溫度超過(guò)300℃時(shí)，則取0.5%。 對(duì)于精密模鍛件，收縮率建議按下式確定： Y=(a1*t1-a2t2)*100% 式中Y—收縮率，%； α1—由室溫加熱到終鍛溫度時(shí)鍛件材料的平均線膨脹系數(shù)，1/℃； t1—坯料從模具內(nèi)取出時(shí)的溫度，℃； α2—預(yù)熱溫度下模具材料的線膨脹系數(shù)，1/℃； t2—模具預(yù)熱溫度(在鍛造過(guò)程中應(yīng)保持不變)，℃。 |