第11章 模鍛后續(xù)工序

1、第11章模鍛后續(xù)工序 11.1切邊與沖孔 11.2校正及模具設(shè)計(jì) 11.3鍛件冷卻與熱處理 11.4表面清理 11.5鍛件質(zhì)量檢驗(yàn)及主要缺陷 11.1切邊與沖孔 11.1.1切邊和沖孔的方式及模具類型 11.1.2切邊模 11.1.3沖孔模和切邊沖孔復(fù)合模 11.1.4切邊力和沖孔力的計(jì)算 11.1.5切邊、沖孔模材料 熱沖和冷切、冷沖兩種方式。熱切和熱沖是模鍛 后立刻進(jìn)行切邊和沖孔。冷切和冷沖則是在模鍛 以后集中在常溫下進(jìn)行。 熱切、熱沖時(shí)所需的沖切力比冷切、冷沖要小得 多，約為后者的20%；同時(shí)，鍛件在熱態(tài)下具有 較好的塑性，不易產(chǎn)生裂紋，但鍛件容易走樣。 冷切、冷沖的優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)條件好，生

2、產(chǎn)率高，沖 切時(shí)鍛件走樣小，凸凹模的調(diào)整和修配比較方便； 缺點(diǎn)是所需設(shè)備噸位大，鍛件易產(chǎn)生裂紋。 11.1.1切邊和沖孔的方式及模具類型 圖11-1切邊和沖孔示意圖 a)切邊b)沖孔 圖11-2切邊-沖孔連續(xù)模 圖11-3切邊-沖孔復(fù)合模 11.1.2切邊模 1.切邊凹模的結(jié)構(gòu)及尺寸 2.切邊凸模設(shè)計(jì)及固定方法 3.模具閉合高度 4.切邊壓力中心 5.卸飛邊裝置 1.切邊凹模的結(jié)構(gòu)及尺寸 圖11-4整體式凹模 圖11-5組合式凹模 圖11-6凹模刃口形式 圖11-7凹模緊固方法 a)用楔鐵緊固b)用螺釘緊固 圖11-8用壓板緊固的凹模 圖11-9切邊凹模的結(jié)構(gòu) 表11-1凹模尺寸(單位：mm)

3、 圖11-10切邊凸模與鍛件間的間隙 圖11-11簡(jiǎn)化凸模形狀圖 圖11-12鍛件推壓面的選取 圖11-13切邊凸凹模的間隙 表11-2切邊凸凹模的尺寸 2.切邊凸模設(shè)計(jì)及固定方法 (1)楔鐵緊固如圖11-14a所示，用楔鐵將凸模燕尾直接緊固在滑 塊上，前后用中心鍵定位，多用于大型鍛件的切邊。 (2)直接緊固如圖11-14b所示，利用壓力機(jī)上的緊固裝置，直接 將凸模尾柄緊固在滑塊上，其特點(diǎn)是夾持方便，適于緊固中小型 鍛件的切邊凸模。 (3)壓板緊固如圖11-14c所示，用壓板、螺栓將凸模直接緊固在 滑塊上。 圖11-14凸模直接緊固在滑塊上 1鍵2、8滑塊3楔4、5、11凸模6緊固裝置 7定位

4、銷9壓板10螺栓 3.模具閉合高度 1)當(dāng)凸模推壓面靠近飛邊，需要進(jìn)入凹模刃口才能將飛邊切凈時(shí) (圖11-16a)，凸模高度為 2)當(dāng)推壓面遠(yuǎn)離飛邊(圖11-16b)，即hn(推壓面至鍛件分模線距離) 大于飛邊橋部高度的68倍時(shí)，凸模不需進(jìn)入凹模刃口便可將飛 邊切凈，則凸模高度為 圖11-15壓力機(jī)封閉高度 與模具閉合高度的關(guān)系 1曲軸2連桿3螺桿 4滑塊5墊板6工作臺(tái) 圖11-16凸模高度的計(jì)算 a)凸模伸入凹模b)凸模不伸入凹模 4.切邊壓力中心 圖11-17用解析法求切邊壓力中心 5.卸飛邊裝置 圖11-18卸飛邊裝置 11.1.3沖孔模和切邊沖孔復(fù)合模 1.沖孔模 2.切邊沖孔復(fù)合模

5、1.沖孔模 圖11-19沖連皮凹模尺寸 圖11-20鍛件一面無壓凹時(shí)沖連皮模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 表11-3凸凹模之間的間隙 圖11-21切邊沖孔復(fù)合模 1螺栓2楔3上模板4螺母 5拉桿6托架7凸模8鍛件 9凹模10墊板11支承板 12頂件器13沖頭14螺 栓15橫梁16下模板 11.1.4切邊力和沖孔力的計(jì)算 11.1.5切邊、沖孔模材料 表11-4切邊、沖孔模材料及熱處理硬度 表11-4切邊、沖孔模材料及熱處理硬度 11.2校正及模具設(shè)計(jì) 11.2.1校正 11.2.2精壓 11.2.1校正 1.熱校正與冷校正 2.校正模模膛設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1.熱校正與冷校正 表11-5熱校正和冷校正 2.校正模模膛設(shè)計(jì)特

6、點(diǎn) 1)由于鍛件在切邊后可能留有毛刺，以及鍛件在高度方向欠壓， 校正后鍛件水平方向尺寸有所增大。 2)模膛沿分模面的邊緣應(yīng)做成圓角。 3)對(duì)小鍛件，在錘或螺旋壓力機(jī)上校正時(shí)，校正模的模膛高度應(yīng) 等于鍛件的高度；對(duì)大、中型鍛件，因欠壓量較多，校正模模膛 的高度可比鍛件高度小，其高度差與鍛件高度尺寸的負(fù)偏差值相 等。 4)校正模應(yīng)有足夠的承擊面面積。 圖11-22簡(jiǎn)化校正模模膛形狀舉例 a)將不對(duì)稱鍛件制成對(duì)稱模膛b)將鍛件局部復(fù)雜的形狀制成較 簡(jiǎn)單的形狀c)將形狀復(fù)雜的連桿鍛件大頭部分制成敞開的兩個(gè) 平行平面d)長(zhǎng)軸類鍛件只制出桿部的校正模模膛 11.2.2精壓 校正模模膛設(shè)計(jì)的特點(diǎn)如下： 1)

7、由于鍛件在切邊后可能留有毛刺，以及鍛件在高度方向欠壓， 校正后鍛件水平方向尺寸有所增大。為便于取放鍛件，校正模模 膛水平方向與鍛件側(cè)面之間要留有間隙，空隙的大小約為鍛件水 平方向尺寸正偏差之半。 2)模膛沿分模面的邊緣應(yīng)做成圓角。 3)對(duì)小鍛件，在錘或螺旋壓力機(jī)上校正時(shí)，校正模的模膛高度應(yīng) 等于鍛件的高度；對(duì)大、中型鍛件，因欠壓量較多，校正模模膛 的高度可比鍛件高度小，其高度差與鍛件高度尺寸的負(fù)偏差值相 等。如在曲柄壓力機(jī)上校正時(shí)，在上、下模之間(即分模面上)應(yīng) 留有12mm間隙，防止卡死。 4)校正模應(yīng)有足夠的承擊面面積。當(dāng)用螺旋壓力機(jī)校正時(shí)，校正 模每千牛的承擊面面積為0.100.13cm

8、2。 精壓是對(duì)已成形的鍛件或粗加工的毛坯進(jìn)一步改善其局部或全部 表面粗糙度和尺寸精度的一種鍛造方法，其優(yōu)點(diǎn)如下： 1)精壓可提高鍛件的尺寸精度，減小表面粗糙度值。 2)精壓可全部或部分代替零件的機(jī)械加工，節(jié)省機(jī)械加工工時(shí)， 提高生產(chǎn)率，降低成本。 3)精壓可減小或免除機(jī)械加工余量，使鍛件尺寸縮小，降低了原 材料消耗。 4)精壓使鍛件表面變形強(qiáng)化，提高零件的耐磨性和使用壽命。 1.精壓的分類 2.精壓件平面的凸起 3.精壓余量 4.精壓力的計(jì)算 1.精壓的分類 表11-6精壓的分類 2.精壓件平面的凸起 1)冷精壓前先熱精壓一次，減小冷精壓余量。 2)多次精壓。 3)減小精壓平板的表面粗糙度值，

9、采用良好的平板潤滑措施。 4)減小精壓面的受壓面積，使精壓面的應(yīng)力分布趨于均勻。 5)選用淬硬性高的材料做精壓平板。 圖11-23平面精壓時(shí)工件的變形 圖11-24精壓面上的應(yīng)力分布 3.精壓余量 (1)平面精壓余量精壓余量一般與精壓平面直徑d與精壓平面高 度h的比值(d/h)有關(guān)，還與被精壓件面積的大小和精壓坯料的精 度有關(guān)。 (2)體積精壓余量體積精壓余量原則上可參照平面精壓余量確定。 表11-7平面精壓的雙面余量(單位：mm) 4.精壓力的計(jì)算 表11-8不同材料精壓時(shí)的平均單位壓力 11.3鍛件冷卻與熱處理 11.3.1鍛件的冷卻 11.3.2鍛件熱處理 11.3.1鍛件的冷卻 1.鍛

10、件在冷卻過程中的內(nèi)應(yīng)力 2.鍛件的冷卻方法 3.鍛件的冷卻規(guī)范 1.鍛件在冷卻過程中的內(nèi)應(yīng)力 (1) 溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力是由于鍛件在冷卻過程中內(nèi)外溫度不同， 造成冷縮不均而產(chǎn)生的，如圖11-25所示。 (2) 組織應(yīng)力鍛件在冷卻過程中若有相變發(fā)生，由于相變前后 組織的比體積不同，而且轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)完成的，故在 相與相之間產(chǎn)生組織應(yīng)力。 (3) 殘余應(yīng)力由于鍛件在變形過程中變形不均或加工硬化所引 起的應(yīng)力，如未能及時(shí)經(jīng)再結(jié)晶軟化將其消除，鍛后冷卻時(shí)便成 為殘余應(yīng)力保留下來。 圖11-25鍛件冷卻過程溫度應(yīng)力(軸向)的變化和分布的示意圖 a)軟鋼鍛件b)硬鋼鍛件 1表層應(yīng)力2心部應(yīng)力 圖11

11、-26鍛件冷卻過程中組織應(yīng)力 (切向)的變化和分布示意圖 2.鍛件的冷卻方法 (1)在空氣中冷卻鍛件鍛后單件或成堆直接放在車間地面上冷卻， 但不能放在潮濕地面上或金屬板上，也不要放在有穿堂風(fēng)的地方， 以免冷卻不均或局部急冷引起裂紋，冷卻速度較快。 (2)在干燥的灰、砂坑(箱)內(nèi)冷卻一般鋼件入砂溫度不應(yīng)低于500 ，周圍灰、砂厚度不小于80mm，冷卻速度較慢。 (3)在爐內(nèi)冷卻鍛件鍛后直接放入爐內(nèi)冷卻，鋼件入爐溫度不應(yīng) 低于600650，爐溫與入爐鍛件溫度相當(dāng)。 11.3.2鍛件熱處理 鍛件熱處理的目的是： 1)調(diào)整鍛件的硬度，以利于切削加工。 2)消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，以免在機(jī)械加工時(shí)變形。 3)改

12、善鍛件內(nèi)部組織，細(xì)化晶粒，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。 4)對(duì)于不再進(jìn)行最終熱處理的鍛件，應(yīng)保證達(dá)到規(guī)定的力學(xué)性能 要求。 1.中小型鍛件熱處理 1.中小型鍛件熱處理 (1) 退火退火是為了細(xì)化晶粒，消除或減少殘余應(yīng)力，降低硬 度，提高塑性和韌性，改善切削性能。 (2) 正火對(duì)于碳鋼鍛件采用正火是為了細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、 增加強(qiáng)度和韌性，或?yàn)榱讼W(wǎng)狀滲碳體。 (3) 淬火、回火淬火是為了獲得不平衡的組織，以提高強(qiáng)度和 硬度。 (4) 淬火、時(shí)效高溫合金和能夠通過熱處理強(qiáng)化的鋁合金、鎂 合金，在鍛后常采用淬火時(shí)效處理。 圖11-27各種鍛件熱處理 加熱溫度范圍示意圖 2.大型鍛件熱處理 (1)

13、 防止白點(diǎn)處理主要是把鍛件中的氫擴(kuò)散出去和減少組織應(yīng) 力。 (2) 正火回火處理對(duì)于基本不會(huì)產(chǎn)生白點(diǎn)和對(duì)白點(diǎn)不敏感的鍛 件，后可采取正火回火處理，使鍛件晶粒細(xì)化、組織均勻。 圖11-28大型鍛件防止白點(diǎn)的鍛后冷卻與熱處理曲線 a)等溫冷卻b)起伏等溫冷卻c)起伏等溫退火 圖11-29鍛件正火回火曲線(熱裝爐) 11.4表面清理 1.表面清理的目的 2.滾筒清理 3.噴砂(丸)清理 4.拋丸清理 5.光飾 6.酸洗 7.局部表面缺陷的清理 11.5鍛件質(zhì)量檢驗(yàn)及主要缺陷 11.5.1鍛件質(zhì)量檢驗(yàn) 11.5.2鍛件的主要缺陷 11.5.1鍛件質(zhì)量檢驗(yàn) 1.鍛件幾何形狀與尺寸的檢驗(yàn) 2.鍛件表面質(zhì)量

14、的檢驗(yàn) 3.鍛件內(nèi)部缺陷和組織檢驗(yàn) 4.鍛件力學(xué)性能檢驗(yàn) 5.化學(xué)成分檢驗(yàn) 表11-9批生產(chǎn)鍛件等級(jí)及其檢驗(yàn)項(xiàng)目 1.鍛件幾何形狀與尺寸的檢驗(yàn) (1)鍛件長(zhǎng)、寬、高尺寸和直徑的檢查主要用卡鉗、卡尺進(jìn)行檢 查。 (2)鍛件內(nèi)孔的檢查無斜度用卡尺、卡鉗，有斜度用塞尺。 (3)鍛件特殊面的檢查例如，葉片型面尺寸可用型面樣板、電感 量?jī)x(電感量?jī)x一次可以準(zhǔn)確地檢測(cè)2034個(gè)測(cè)量點(diǎn)的尺寸公差)、 光學(xué)投影儀檢查。 (4)鍛件錯(cuò)移量的檢查對(duì)形狀復(fù)雜鍛件，可用劃線方法分別劃出 鍛件上、下模的中心線，若兩個(gè)中心線重合說明鍛件無錯(cuò)移；若 不重合，兩中心線錯(cuò)開的間距就是鍛件的錯(cuò)移量。 (5)鍛件彎曲度的檢查通常把

15、鍛件放在平臺(tái)上或用兩個(gè)支點(diǎn)把鍛 件支起而旋轉(zhuǎn)鍛件，用千分表或劃針盤測(cè)量其彎曲的數(shù)值。 (6)鍛件翹曲度的檢查檢查鍛件兩平面是否在同一平面上或保持 平行。 2.鍛件表面質(zhì)量的檢驗(yàn) (1)磁粉檢驗(yàn)(磁力探傷)用于檢測(cè)由鐵磁材料制成的零件或鍛件 的表層缺陷。 (2)熒光檢驗(yàn)對(duì)于非鐵磁性材料，其表面缺陷可用熒光檢驗(yàn)來顯 示。 (3)著色檢驗(yàn)其工作原理與熒光檢驗(yàn)相似，只是滲透溶液和顯示 劑不同，無需紫外線照射，依靠有顏色的滲透液來顯示缺陷的形 狀與位置。 圖11-30磁力線在有缺陷條件中 圖11-31磁力線方向與裂紋方向的關(guān)系 3.鍛件內(nèi)部缺陷和組織檢驗(yàn) (1)超聲波檢驗(yàn)超聲波具有很強(qiáng)的穿透能力，可以穿

16、透幾米甚至 十幾米厚的金屬。 (2)低倍檢驗(yàn)低倍檢驗(yàn)是指用肉眼或借助于1030倍的放大鏡， 檢驗(yàn)鍛件斷面上的組織狀態(tài)，故又稱為宏觀組織檢驗(yàn)。 (3)顯微組織檢驗(yàn)顯微組織檢驗(yàn)(高倍檢驗(yàn))是在光學(xué)顯微鏡下檢 驗(yàn)鍛件內(nèi)部(或斷口)組織狀態(tài)與微觀缺陷，因此，檢驗(yàn)用試樣必 須具有代表性。 圖11-32超聲波探傷示意圖 11.5.2鍛件的主要缺陷 1.自由鍛件 2.模鍛件 1.自由鍛件 (1)橫向裂紋橫向裂紋如果為較深的表面橫向裂紋，主要是因?yàn)?原材料品質(zhì)不佳，鋼錠冶金缺陷較多。 (2)縱向裂紋在鐓粗或每一火拔長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)的表面縱向裂紋，除了 由于冶金品質(zhì)外，也可能是倒棱時(shí)壓下量過大引起的。 (3)表面龜裂當(dāng)鋼中銅、錫、砷、硫含量較多及始鍛溫度過高時(shí)， 在鍛件表面會(huì)現(xiàn)龜甲狀較淺的裂紋。 (4)內(nèi)部微裂由于中心疏松組織未能鍛合而引起，常與非金屬夾 雜并存，也有人稱其為夾雜性裂紋。 (5)局部粗晶鍛件的表面或內(nèi)部局部區(qū)域晶粒粗大，其原因是加 熱溫度高，變形不均勻，并且局部變形