第二章 锻造成形原理与控制
2021-05-10 19:14:02 5 举报AI智能生成
锻造成型的知识概括，包括镦粗，拔长等
作者其他创作
大纲/内容
第二章 锻造成形原理与控制
扩孔
定义
冲子扩孔
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
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
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
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
特征
折叠类型
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
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：难变形区区域2：大变形区区域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
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
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
问题：1区由于温度降低快，变形抗力大，相较于中间2区的金属变形困难解决：保证内部组织均匀，防止侧面裂纹产生
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
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
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）
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
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
产生原因
限制金属横向流动和防止径向拉应力出现
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
开式冲孔
直接受力区A区；间接受力区B区
结论
A锻粗后径向外流，使B变形
坯料较高，塑性变形都是由上至下
环壁较薄，高度降低多较厚，高度几乎不变很厚，高度略增
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）
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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