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產品知識
鋁合金模鍛件折疊缺陷部位和原因分析(二)
日期:2016-05-08 人氣:
內容提示: 模鍛件有不少封閉的斷面,兩肋間距離短,肋較薄,兩肋間距和腹板問厚度大,并且不少部位表面是非加工成的。因為模鍛件肋薄很多,在生產中經常在薄肋和腹板相交處、肋和緣條…
模鍛件有不少封閉的斷面,兩肋間距離短,肋較薄,兩肋間距和腹板問厚度大,并且不少部位表面是非加工成的。因為模鍛件肋薄很多,在生產中經常在薄肋和腹板相交處、肋和緣條連接處產生折疊問題。模鍛件上折疊破壞其連續性,由于它使斷面部分變弱,或在使用時出現應力集中而發生疲勞裂紋,很大程度上減小鍛件承載能力,而肋一般都用來給予剛性或為別的零件提供安裝或者鏈接面,所以要防止折疊缺陷。
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修整和調直成形,調直摔模。利用摔模時,在步驟①、③、⑤、⑦,都容易發生折疊缺陷,尤以調直摔模這一步最為嚴重。
2.2問題分析現在以調直摔模這一步為例,分析缺陷原因和工序改進。摔模型腔不同部位產生臺階,其高度結合直徑差來確定,這就使鍛打過程中臺階不為金屬發生劇烈變形和流動不暢。上、下模塊在合攏時,型腔上為避免應力出現集中與使流動平滑而設置圓角在接觸臺階部位產生一個臺階縫隙,進一步對金屬流動造成影響。這樣,在臺階部位除了大多數金屬按工裝流動產生臺階外,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,形成折疊。所(下轉第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。當模塊合攏時在圓角處產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,不產生飛邊,而產生一個棱形塊,在鍛件旋轉鍛造時,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,而是經過鍛粗和鍛平然后融進鍛件內部,成為一個整體,不會發生折疊缺陷。
3彎曲鍛件的折疊缺陷彎曲鍛件是常用的結構鍛件,主要有連桿、曲軸和管接頭等,這類鍛件的多數缺陷是彎角轉接部位的折疊,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:位置是彎曲轉角和平臺相接處。缺陷打磨以后深度是1-2mm,經過剖開后檢查,確定缺陷性質是折疊。
3.2缺陷產生原因該缺陷產生主要因為模鍛成型時,已彎曲棒料彎曲端用料少,變形區處圓臺用料多,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,因此發生折疊。
3.3解決缺陷措施對缺陷發生原因,要采取這種措施來解決,彎曲工序是引起折疊關鍵一步,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。,彎曲的內半徑由5mm改成10mm,從而降低彎曲褶皺發生可能性,消除褶皺發展成折疊隱患。還有,彎曲模具設計時,彎曲槽設計很重要。棒材彎曲以后,變形區會出現橢圓狀變形,應注意折彎后截面是否發生凹陷,如果有,要及時調整彎曲槽設計,加大傾斜角尺寸,從135。加到150。
4結語通過對鍛件折疊發生的原因分析,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折疊,鍛件力學性能都符合標準要求,其質量穩定,像臺階軸,工裝改進設計已經在生產中用到全部摔模設計,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計必須合理、恰當。
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