鋁合金鍛件折迭與裂紋的控制

1、安全技術(shù)鋁合金鍛件折迭與裂紋的控制1 引 言 鋁合金模鍛件因其具有比重小、導(dǎo)熱性好、導(dǎo)電性能高及耐腐蝕等優(yōu)點，而廣泛用于中、高強度有肯定要求的零部件。鋁合金加熱模鍛的工藝特點是流淌性差，塑性較低，導(dǎo)熱性良好，鍛造溫度范圍窄，始、終鍛溫度要求嚴格，加熱模鍛的性能特點是鋁合金不產(chǎn)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，主要依靠正確掌握鍛造力學(xué)參數(shù)改善金屬組織，使金屬流線勻稱連續(xù)地沿鍛件形狀分布以提高機械性能;加熱模鍛的質(zhì)量特點是鋁合金極易產(chǎn)生折迭與裂紋兩大質(zhì)量缺陷。其中折迭可削減零件的承載面積，服役時極易產(chǎn)生應(yīng)力集中而成為疲憊失效源，危害很大，折迭廢品約占鍛件廢品總數(shù)的70%80%;裂紋危害更大，裂紋廢品約占鍛件廢品總數(shù)

2、的5%10%。 2 折迭與裂紋的實例分析 2.1 三通閥折迭的分析 如圖1所示的三通閥鍛件，材料為LY11或LD10，下料尺寸為50mm55mm或40mm40mm69mm，重0.29kg，鍛造時產(chǎn)生折迭。從鍛件宏觀上可以看出，中間部分的折迭是由兩股流淌的金屬對流匯合而造成的，而23mm與中間部分過渡處的折迭是由一部分金屬的局部變形被壓入到另一部分金屬內(nèi)而形成的，同時還有一股金屬急速流淌將鄰近的表層金屬帶著流淌而形成的，另外在折迭處有肯定的氧化現(xiàn)象。 2.1.1 折迭產(chǎn)生的緣由 坯料橫截面尺寸大，制坯外形不合理，局部壓入式成形，模具模膛過渡處圓角半徑較小，操作時一次壓下量太大。 圖1 三通閥鍛件

3、 2.1.2 消退折迭的方法 將模具模膛的模鍛斜度由5增大到7;將模膛23mm與鍛件過渡處的圓角半徑由R3mm增大到R8mm;將鍛件易折迭部分模膛處的制造拋光方向順著金屬流淌方向進行;將模膛表面粗糙度值Ra=1.6m減小到Ra=0.4m;將坯料制坯尺寸變?yōu)?8mm58mm74mm，在鍛件終鍛成形時按先輕后重的方式進行操作，并適當?shù)貪櫥夏ＤＬ拧?2.2 軸承蓋裂紋的分析 如圖2所示的492Q汽油機軸承蓋鍛件，材料為LY11的擠壓棒料，下料尺寸為70mm120mm，重1.3kg。當沿坯料軸向鐓粗制坯后再終鍛，在鍛件坯料軸線45方向產(chǎn)生宏觀斜裂，裂紋開口角度為3050。 圖2 汽油機軸承蓋鍛件 2

4、.2.1 裂紋產(chǎn)生的緣由 擠壓鋁棒料具有明顯的各向異性，其中縱向機械性能明顯高于橫向機械性能(縱向韌性最大，而橫向韌性最小)。在終鍛開頭時在三向應(yīng)力不等的狀況下或非三向壓應(yīng)力的作用下，存在最大剪應(yīng)力，易造成坯料晶粒間聯(lián)系破壞，不利于滑移變形的進展，變形力量差而產(chǎn)生斜裂。同時因變形不均而引起的附加應(yīng)力和溫度不均產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，變形大的部分和變形小的部分相互作用，拉應(yīng)力超出該部分強度時便產(chǎn)生開裂。 2.2.2 消退裂紋的方法 嚴格掌握始、終鍛溫度，削減坯料裝爐數(shù)量，縮短坯料出爐到鍛造的時間，當坯料在加熱肯定的時間后進行翻動;利用擠壓坯料沿軸向韌性好、塑性好的特點，沿坯料徑向即垂直于纖維方向鍛造壓

5、扁制坯，然后終鍛。 2.3 油堵折迭與裂紋的分析 如圖3所示的油堵鍛件，材料為LY11或LY12的擠壓棒料，下料尺寸為35mm45mm，重0.08kg。在RFX-45箱式電爐中加熱，每次出爐量15件，但在鍛造10件以后，采納軸向或徑向鐓粗制坯，然后終鍛時，消失與沿分模面方向的飛邊成1535的裂紋，并沿伸到鍛件。當采納30mm60mm的坯料沿軸向鐓粗制坯時，在鍛件環(huán)R10mm處四周產(chǎn)生較大的折迭。 圖3 油堵鍛件 2.3.1 折迭與裂紋產(chǎn)生的緣由 每次坯料出爐量過多，始鍛溫度低，制坯終鍛時變形程度過大或鍛造比過大，鍛模預(yù)熱或潤滑不當。 2.3.2 消退折迭與裂紋的方法 選擇坯料規(guī)格的最小直徑為3

6、5mm，坯料加熱到480保溫2h，每次坯料出爐量在10件以下，終鍛按先輕后重的方式進行，提高鍛模的預(yù)熱溫度，并每隔2件潤滑上模一次。 3 結(jié)束語 在生產(chǎn)實際中對鋁合金模鍛件折迭與裂紋兩大質(zhì)量缺陷進行質(zhì)量掌握，應(yīng)做到預(yù)防為主，工藝技術(shù)和生產(chǎn)管理相結(jié)合，詳細應(yīng)做到以下幾個方面： (1)應(yīng)對鍛造設(shè)備、工藝裝備和坯料的技術(shù)狀況進行必要的分析，使鍛造工藝符合生產(chǎn)實際，做到先進、合理、完整和精確。 (2)在鍛模設(shè)計時，應(yīng)考慮鍛件所需的成形力和設(shè)備的噸位，合理安排制坯或中間坯料的體積，選擇正確的充填方式，增大鍛模模膛過渡處的圓角半徑或模鍛斜度，降低模膛(含飛邊橋)的表面粗糙度值。 (3)應(yīng)確保使用的鋁合金原材料無折迭、裂紋和粗晶環(huán)等缺陷。對坯料加熱來說，應(yīng)嚴格掌握裝爐量，在加熱一半的時間內(nèi)將坯料翻動，盡可能地削減出爐到鍛造的時間。 (4)在鍛造操作時，應(yīng)按先輕后重的操作原則，正確地掌握坯料的變形程度或錘擊力，合理地利用擠壓原材料的各向異性，正確預(yù)熱鍛模和操作工具，以及合理地潤滑鍛模(尤其是上模模膛)。 (5)在鍛造生產(chǎn)時，應(yīng)由生產(chǎn)班長統(tǒng)一指揮，首件檢驗應(yīng)有主管技術(shù)人員協(xié)作，必要時跟班作業(yè)指導(dǎo)生產(chǎn)，同時首批首件生產(chǎn)，應(yīng)盡可能地支配在白班生產(chǎn)，以利于發(fā)覺鍛件的質(zhì)量缺陷，在確認無折迭和裂紋等缺陷后，可在規(guī)定的