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，生產(chǎn)率高，沖切時(shí)鍛件走樣小，凸凹模

2、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)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

3、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)

4、，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

5、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

6、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)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。

7、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0.100.13cm2。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

8、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，采用良好的平板潤(rùn)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

9、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)

10、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11-26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

11、。(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

12、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) 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

13、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

14、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

15、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)樵牧掀焚|(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，并且局部變形程