模具设计中为避免锻件折叠应考虑的因素
锻造过程中常见的失效形式与防止措施
To be indifferent, it is a kind of mood in life, an attitude of sticking to life's duty.同学互助一起进步（页眉可删）锻造过程中常见的失效形式与防止措施1、氧化（1）钢的氧化特征在氧化性气氛中加热时，钢与氧、二氧化碳、水蒸气、二氧化硫等发生互相作用生成铁的氧化物，在钢材表面形成了氧化铁皮。
在钢的氧化过程中，铁以离子状态由内层向外层表面扩散，氧化性气体则以原子状态由外表层经吸附后向内层扩散。
在外表面因氧的含量多，形成Fe2O3，而内部则形成FeO，即由外层至内层氧化程度逐渐减轻。
氧化皮与铁的膨胀系数不同，易从钢上剥离，从而加速了钢的氧化。
（2）氧化对锻件质量的影响氧化不仅烧损大量的钢材，而且表面粘结有氧化皮的钢，在拔丝、冲压、模锻时易引起模具损坏，切削加工晨易引起刀具磨损。
氧化对锻件质量也有—定的影响，如锻件表面粘结的氧化皮，不仅降低锻件（特别是精密模锻件）的表面质量和尺寸精度，而且在热处理时引起组织和性能不均匀。
（3）影响钢氧化的因素影响钢氧化的因素很多，主要是加热温度、加热时间、炉气成分和钢的化学成分等。
首先是加热温度与时间的影响，加热热越高，扩散速度越快，钢的氧化也越严重。
加热时间越长，氧化损失也越大。
其次是炉气成分的影响，当过剩系数控制在0.4~0.5时，可以形成保护性气氛，避免发生氧化。
低于800℃时，SO2对钢的氧化作用不强。
但在1000~1200℃时，含0.1％SO2就会使氧化速度增加两倍；再次是钢的化学成分的影响，当钢中含碳量大于0.3％时，随含碳量的增多，氧化速度减小。
另外。
一些元素如Cr、Ni、Si、Mo等在金属表面形成牢固致密的保护薄膜，阻止氧向内部扩散，使氧化速度减慢。
而当钢中铬及镍含量大于13％~20％时，实际上就很少发生氧化。
（4）防止氧化的措施减少金属与氧的接触时间，如采用快速加热、感应加热等，以减少金属在高温下保温停留的时间。
模锻件锻造折叠问题的若干方面论述
模锻件锻造折叠问题的若干方面论述对于易受循环应力影响的各种零件，为了进一步提高其抗蠕变、抗疲劳性能、刚性、塑性、强度，降低零件的自身重量，一般选择锻件为零件提供毛坯。
在模锻件的生产过程中，受到各种因素的影响，时常会发生各类不同程度的缺陷问题，其中最为常见的是锻造折叠问题。
锻造折叠发生的主要原因在于，模锻件锻造过程中过氧化表层的金属相互汇合，且其折叠的深度通常存在一定的差异。
如果折叠缺陷发生在机加工面且深度较浅，则可以利用切削加工进行处理；如果折叠缺陷发生在非加工面上且深度较大，则其会对于零件的性能产生十分严重的影响，因而属于一种必须要避免的锻造缺陷。
裂纹表象和锻造折叠现象的表现较为相似，但其性质存在较大的差异，折叠属于非扩展性缺陷的一种，而裂纹则属于扩展性缺陷的一种。
1毛刺进入锻件造成的折叠毛刺进入模锻件所导致的折叠现象主要发生在有热校正工序以及多火次成型的模锻件生产制造过程中。
模锻件前一火次成型处理完成后，需要在切边模上进行切边处理，因为凸凹模间存在一定的间隙，切边处理过程中会产生沿剪切方向立起的毛刺。
在下一火次成型处理过程中，带毛刺的模锻件需要置于前一火次相同的型腔内。
这一毛刺冷却方法具有硬度高、温度低、速度快等特征，但模锻件自身的强度较低、温度较高且体积更大。
在对击上下模时，毛刺受到上模作用的影响会进入锻件内部，且毛刺并不会被挤压变小、变形。
在本体和毛刺的交接部位会产生折叠现象。
热校正过程中会产生与多火次成型相同的情况，折叠位置通常分布在分模面上，沿分模线环绕一周，并出现“裂纹”状的形态。
这一现象的处理方法包括：提高模具的生产质量以及制造工艺水平，从而保证一火完全成型，避免热校正工序，也就是不在对模锻件进行型腔二次处理。
然而，在其生产制造过程中需要对工人操作、产品质量、生产率、成本、工艺和设备等环节进行综合考虑，对于所有的终锻型腔，均有可能使用到热校正、预锻和制坯等环节。
另一制造手段在于，在锻件再次置入型腔前，需要将其模线附近的毛刺完全修磨掉，但是，这一处理技术的生产效率较低，且操作成本较高，会降低产品生产质量的稳定性，大大增加工人的工作量和工作强度。
等速传动轴外星轮锻件折叠问题分析及解决
等速传动轴外星轮锻件折叠问题分析及解决文／杨金成· 上海纳铁福传动系统有限公司武汉二厂汽车传动轴是车轮转动的直接驱动件，汽车运行时，发动机输出的扭矩经过多级变速和主动器传递给传动轴，再由传动轴传递到车轮上，推动汽车前进或倒行，是汽车传递扭矩的重要零件。
外星轮是汽车传动轴的主要受力部件，工作情况及其复杂，它的性能优劣直接影响汽车传动的安全性和可靠性。
外星轮是汽车零部件中最难以成形的部件之一，目前我国生产的外星轮锻件仍然存在加工余量大且不均匀、折叠、裂纹、充不满等缺陷，本文就外星轮锻件温锻生产过程中产生的折叠缺陷，进行原因分析及提出相应的解决方法。
外星轮冷温锻生产的特点外星轮精锻件冷温锻生产的特点，包括下料，在机械压力机上温锻生产预成形温锻件毛坯，在液压机上冷精整成形获得具有球形型腔和曲线滚珠球道的汽车等速传动轴外星轮精锻件的锻造成形方法，其球形内表面和滚珠球道内表面仅留约0.2mm 的磨削余量。
温锻避免了热锻产生较多氧化、脱碳的现象，又避免了冷锻时较大金属变形抗力的影响。
冷精整可以得到高精度、高表面质量的精密锻件,采用温锻制坯然后再冷精整最终成形的加工工艺，就是温锻-冷精整联合成形工艺。
典型温冷联合成形工艺流程(以汽车等速万向节外星轮精锻件为例)为：下料→抛丸→预涂石墨→感应加热→正挤柄部→镦粗预成形头部型腔→反挤成形温锻件毛坯→控温冷却→抛丸→皂化→冷精整（缩颈冷挤压）。
折叠是钢材在温锻成形过程中已氧化的表层金属对流汇合在一起形成的，原因是变形金属发生弯曲、回流或者部分金属被压入到另一部分金属内。
外星轮锻件的折叠缺陷案例分析剪切下料坯料端面毛刺导致折叠⑴问题描述：图1 为外星轮锻件碗口折叠缺陷，是剪切下料的坯料端面毛刺大（图2），温锻成形过程中流入外星轮锻件碗口斜面导致的。
图1 外星轮锻件碗口折叠图2 剪切下料的坯料端面毛刺大⑵解决措施：端面毛刺主要是剪切间隙过小，上下裂纹不重合所致，需要在剪切落料时调整刀片间隙，剪切刀片设计成合适的刃口尺寸等。
锻模缺陷产生及调整方法
在每一个模膛内 的锻造操作过程 称为工步。如预 锻模膛内的锻造 操作过程称为预 锻工步。在模具 设计时，根据锻 件形状和尺寸， 可选择不同的制 坯及预断工步， 但必须有终锻工
的缺陷、产生原因与调整方法
调整方法
1、选择足够吨位的模锻设备 2、加大毛坯尺寸 3、加高温度 4、控制加热时间，减少氧化皮损失 5、休整有足够飞边槽阻力的飞边槽尺寸 6、增设出气孔 7、休整模膛，使之符合要求 8、润滑剂应该涂抹均匀，不是过多的润滑剂 留在模膛深处 9、终锻前吧把氧化皮清楚干净 1、更换毛坯 2、正确设计拔长、滚压、弯曲、预锻模膛， 避免终锻时在模膛产生对流形成折纹
1、把毛坯加热到足够温度
2、把凸模加热到规定温度 3、重新设计与加工冲头（凸模）与凹模，使 之合理地配合 分两次锻，减少变形量
1、延长加热时间，使坯件充分烧透 2、在型砧（摔子）内拔长，若在平砧上拔长 时，应先将大圆断面毛坯压成矩形，再将矩 形拔长到一定尺寸，然后压成八角形，最后 压成圆形 1、重新设计配制
1、合理选用锻压温度，不使终锻温度过低 2、选择足够吨位的模锻设备 3、控制好锤击轻重及锤击次数 4、调整、修模飞边槽尺寸，使之合适 5、加大模锻的模膛尺寸 1、调整设备 2、调高锻模精度，重新安装与加工 3、拧紧螺钉，使模具稳定 1、重新装配及调整模具
2、调、锻件在模膛内翘起变形
锻件表面碰伤
1、模具尖角太大 2、氧化皮太多，膛模内不清洁
1、毛坯表面质量不好，有严重的凹穴
锻件表面不光 2、加热温度与加热时间不当，氧化皮太 滑，有凹穴 多
3、模膛表面不光洁，粗糙
锻件切边后有毛 1、间隙不合适 刺 2、刃口变钝
模膛是锻模的主 要成形零件。 按照对金属成形 的作用，锻模模 膛可分如下几种 结构类型： 一、制坯模膛
模锻件折叠的形成及防止
模锻件折叠的形成及防止
宁爱林
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】1995()1
【摘要】模锻件折叠的形成及防止邵阳高等专科学校（４２２００４）宁爱林模锻件有许多种缺陷，其中最常见，也是最令人头痛的是折叠。
某些模锻件，能否解决其折叠问题，往往就是能否生产的问题。
为此，本文分门别类地分析了模锻件折叠的形成，并指出其预防方法。
１拔长工步图１ａ...
【总页数】2页(P53-54)
【关键词】模锻;锻件;折叠;缺陷
【作者】宁爱林
【作者单位】邵阳高等专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】TG316.192
【相关文献】
1.大锻件内非金属夹杂物的形成及防止措施 [J], 胡庆华;赵军;朱世凤
2.模锻件的折叠及其防止 [J], 管子弘
3.模锻件折叠的形成及防止办法 [J], 宁爱林
4.带大方形孔锻件折叠的防止 [J], 邹学英
5.座套锻件内壁折叠的原因及防止措施 [J], 常旺臣
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锻件折叠缺陷、产生成因及预控方法
锻件折叠缺陷、产生成因及预控方法摘要：文章分析了影响锻件发生折叠缺陷的几种原因，从锻造工艺等其它方面提出相应的改进措施。
关键词：锻件折叠缺陷；产生成因；预控方法模锻件有不少封闭的断面，两肋间距离短，肋较薄，两肋间距和腹板间厚度大，并且不少部位表面是非加工成的。
因为模锻件肋薄很多，在生产中经常在薄肋和腹板相交处、肋和缘条连接处产生折叠问题。
模锻件上折叠破坏其连续性，由于它使断面部分变弱，或在使用时出现应力集中而发生疲劳裂纹，很大程度上减小锻件承载能力，而肋一般都用来给予刚性或为别的零件提供安装或者链接面，所以要防止折叠缺陷。
1 铝合金模锻件折叠缺陷部位和原因分析1.1 模锻件折叠部位由锻件结构与外形能够看出，在生产中折叠大多发生在锻件腹板和筋、筋和缘条部位。
1.2 折叠缺陷的原因①毛料设计，设计不合理，造成金属分配存在差异性。
锻件工艺选择直径是180 mm×420 mm长棒材，按照二次多方段进行打方，直到120 mm×180 mm×480 mm，然后对其中间局部进行拔长，再在50水压机上终压成型。
由其外形可知，其上下筋对称，虽然毛料外形与锻件外形接近，如图1所示。
但是通过图1可知锻件毛料上部与底部金属不均匀，底部金属分布较大，高度不够，锻件是上下对称的，在模压时，上部筋充满着型腔，下部金属没有充满，随着变形在型腔中圆角上部就产生一个空穴，最终在此处金属与下部汇合充填，产生折叠。
②从腹板和筋连接部位圆角半径分析，由于该圆角半径小，在模锻中，两筋充满后，上下模不断靠拢，表面金属顺着阻力较小方向穿过，流进毛边槽，并带动表面金属外流，使筋与腹板叠在一起，产生折叠。
③从金属流向考虑模压时，金属填充型腔中，不是贴着圆角壁流入，离开圆角，使金属先和相对侧壁接触，再与底部接触，向圆角处出现金属倒流，这使正流与倒流金属表面发生重合，进而形成折叠。
④上一次模压完时修伤没有彻底，没有快速把折叠修干净而使其进入下一次模压，使锻件内部与外部都有折叠。
锻件和冲压件结构设计注意事项
锻件和冲压件结构设计注意事项
1.自由锻零件应避免锥形和楔形
2.相贯形体力求简化
3.避免用肋板
4.自由锻件不应设计复杂的凸台
5.自由锻造的叉形零件内部不应有凸台
6.模锻件的分模面尺寸应当是零件的最大尺寸，且分模面应为平面
7.模锻件形状应对称
8.模锻件应有适当的圆角半径
9.模锻件应适于脱模
10.模锻件形状应尽量简单
11.冲压件的外形应尽可能对称
12.零件的局部宽度不宜太窄
13.凸台和孔的深度和形状应有一定要求
14.冲压件设计应考虑节料
15.冲压件外形应避免大的平面
16.弯曲件在弯曲处要避免起皱
17.注意设计斜度
18.防止孔变形
19.简化展开图
20.注意支撑不应太薄
21.薄板弯曲件在弯曲处要有切口
22.压肋能提高刚度但有方向性
23.拉延件外形力求简单
24.拉延件的凸边应均匀
25.利用切口工艺可以简化结构
26.冲压件标注尺寸应考虑冲模磨损
27.标注冲压件尺寸要考虑冲压过程。
锻压件影响因素
（一）主要参数及影响因素1．锻件重量（G1）根据锻件图的尺寸计算锻件的重量。
对于杆部不参与变形（不锻棒料部分）的平锻件重量只计算镦锻部分（见图2a）。
若不锻棒料部分的长度与其直径之比小于2时，可看作一个完整的锻件来计算其重量（见图2b）。
若平锻件的两端分两次镦锻时，前一道镦锻成形部分连同不锻棒料杆部部分，视为第二道镦锻部分的不锻棒料部分（见图2c）。
2．锻件形状复杂系数（S）锻件形状复杂系数为锻件重量（G1）与相应的锻件外廓包容体重量（G2）的比值。
即：S=图2 镦锻件重量计算特点a)一头一长杆；b)一头一短杆；c)二头一杆；A 镦锻部分；B 不锻棒料部分；C 第一道成形圆形锻件的外廓包容体重量（见图3）：式中：ρ—密度（7.85/cm3）图3 圆形锻件的外廓包容体非圆形锻件外廓包容体重量（见图4）：图4 非圆形锻件外廓包容体锻件形状复杂系数分为四级：简单：S1＞0.63～1一般：S2＞0.32～0.63较复杂：S3＞0.16～0.32复杂：S4≤0.16特例：当锻件为薄形圆盘或法兰件（见图5a），其圆盘厚度和直径之比L/d≤0.2时，取形状复杂系数S4。
当L1/d1≤0.2或L2/d2＞4时（见图5b），采用形状复杂系数S4。
当冲孔深度大于直径的1.5倍时，形状复杂系数提高一级。
图5 锻件形状复杂特例3．锻件的材质系数锻件的材质系数分为二级：M1：钢的含碳量小于0.65%的碳钢，或合金元素总含量小于3.0%的合金钢。
M2：钢的含碳量大于或等于0.65%的碳钢，或合金元素总含量大于或等于3.0%的合金钢。
4．零件的机械加工精度零件表面粗糙度低于R a1.6，机械加工余量从余量表查得；粗糙度高于R a1.6，加工余量要适当加大；对扁薄截面或在锻件相邻部位截面变化较大的零件（如图6），在长度L范围内应适当加大局部的余量。
图6 应局部增大余量的零件5．加热条件采用煤气或油炉加热钢坯时，机械加工余量和公差从余量表和公差表查得；当采用煤加热钢坯，或经二火进行加热时，适当增大加工余量和公差。
热锻件常见缺陷及防止方法
热锻件常见缺陷及防止方法发布时间：2022-06-20T08:48:50.332Z 来源：《福光技术》2022年13期作者：乔石[导读] 当我们思考所有用金属制造一个部件的方法时,锻造是重要部件获得高质量和性能的最好方法。
中国第一重型机械股份公司黑龙江省齐齐哈尔市 161042摘要：锻造成形技术广泛应用于航空航天、汽车、钢铁、装备制造、兵器、能源、造船等国民经济的各个重要领域。
锻造生产具有显著的优越性，它不但能获得金属零件的形状，而且能改善金属的内部组织，提高金属的力学性能和物理性能。
一般对于承力大的重要机械零件，大多需用锻造方法制造，锻件质量的优劣直接影响着零件的性能及使用寿命。
然而，锻造过程异常复杂，锻件质量与原材料质量、锻造工艺及锻后热处理工艺密切相关，为此，本文就坯料加热、锻造过程的不当处理可能导致的锻件缺陷进行了分析研究，并提出了具体的解决方案，对工程实践中锻件产品质量的保证与控制具有重要指导。
关键词：热锻件；常见缺陷；防止方法1.锻造工艺表面缺陷分析当我们思考所有用金属制造一个部件的方法时,锻造是重要部件获得高质量和性能的最好方法。
用锻件有时候比用其他件(如铸件,粉末金属件,焊接件)花费多些,但是如果设计者已持续体验到锻件产品的高可靠性的话,那么这些花费是值得的。
用商业的说法就是他“投入多也得到了更多”。
然而,有时候锻造工艺不正确致锻件使用中失效,顾客不仅对锻件供应商不满而且也对其选择锻造作为生产工艺感到怀疑。
当一种产品失效时,不仅失去了顾客对选择锻造作为下一个主要部件的制造方法的信心,也产生了对产品责任的忧虑。
有时候缺陷来源于初始材料但更多地是来自锻造工艺本身。
伴随着每种缺陷的描述给出了该种缺陷可能的解决方法。
在一些情况下,会有超过一种的起因。
对每种材料或锻造工艺都讨论了其选择,见表1。
表1表面缺陷、成因和解决方法2.锻造过程常见的缺陷、原因分析和防止方法2.1锻件充填不满金属没有完全充满模具型腔，造成锻件棱角、筋条等细小部位缺肉，使锻件轮廓不清。
在自由锻锤上模锻的几个问
模具优化设计
总结词
优化模具设计是解决自由锻锤模锻问题的重 要环节。
详细描述
根据产品形状、尺寸和工艺要求，对模具进 行优化设计。合理选择模具材料，如高强度 、高耐磨性和良好的热稳定性的材料，如硬 质合金和钢结硬质合金。同时，要注重模具 的冷却和润滑系统设计，提高模具的冷却效 果和润滑性能，以降低模具温度、减小摩擦 和磨损。
锻件组织结构不均匀可能是由于加热温度和时间控制不当、锤击速度过快或模具设计不合理等原因引起的。为了 改善锻件组织结构不均匀，需要优化加热温度和时间的控制、适当调整锤击速度，并改进模具设计。
03
自由锻锤模锻问题的原因分析
材料因素
材料硬度不均
如果原材料的硬度不均匀，会导 致在锻造过程中出现开裂、变形 等问题。
04
解决自由锻锤模锻问题的方法
材料选择与处理
总结词
选择合适的材料是解决自由锻锤模锻问题的关键。
详细描述
根据产品要求和工艺特点，选择具有良好塑性、韧性和抗热疲劳性能的材料，如优质碳素结构钢和合 金钢。在材料处理方面，应进行有效的除锈、除油和脱碳处理，确保材料表面质量良好，以提高模锻 质量和模具寿命。
操作规范与技巧
要点一
总结词
制定严格的操作规范和掌握熟练的操作技巧是解决自由锻 锤模锻问题的必要条件。
要点二
详细描述
制定详细的操作规范，包括锻前准备、模具安装、锻件放 置、打击方式和力度、冷却方式等。操作人员需经过专业 培训，掌握正确的操作技巧，如准确控制打击力度和角度 ，避免模具损坏和锻件开裂等问题。同时，要密切关注模 具和锻件的温升变化，及时调整操作参数，防止因过热而 导致的模具损坏和锻件质量下降。
在自由锻锤上模锻的几个问
锻件折叠形成原因及控制
锻件折叠形成原因及控制发布时间：2021-06-18T11:32:18.823Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：于文夫[导读] 摘要：在生产汽轮机叶片及机车钩尾框等锻件过程中，出现折叠的锻件占锻件不合格品的概率较高，直接影响锻件的生产成本，锻件的折叠有的还影响后续工序的处理，降低锻件产品的使用寿命，甚至危及人身安全。
辽宁省大连市摘要：在生产汽轮机叶片及机车钩尾框等锻件过程中，出现折叠的锻件占锻件不合格品的概率较高，直接影响锻件的生产成本，锻件的折叠有的还影响后续工序的处理，降低锻件产品的使用寿命，甚至危及人身安全。
因此，找出锻件折叠形成的原因，找到减少锻件折叠的措施，对提升锻件产品质量有着非常重要的意义。
关键词：锻件；折叠引言：描述锻件折叠的特征，分析锻件折叠的形成原因，采用合适的工艺方法、模具设计和规范的操作方式，控制和减少锻件折叠。
1折叠的特征及产生的原因折叠是在金属变形流动过程中将已氧化的表层金属汇合在一起而形成的，折叠为一种质量隐患，产品在使用过程中产生应力集中成为疲劳源，锻件经酸洗后折叠一般用肉眼就可以看到，如肉眼看不见的折叠可以用渗透检查。
1.1锻件折叠的三大特征（1）折叠与其周边金属流线一致，如图1所示。
（2）折叠尾端一般为小圆角，有时在折叠前有折皱，这时折叠尾端呈鸡爪形，（3）折叠两侧有较重的氧化和脱碳现象，但如是用石墨做润滑剂时，石墨进入折叠内经高温扩散后也会出现增碳现象。
按上述特征可以直接区分折叠和裂纹，当锻件上的折叠经进一步变形或热处理淬火时，折叠尾部经过扩展，扩展后的部分就叫裂纹，其尾端呈尖形，表面没有氧化脱碳或增碳现象。
1.2锻件折叠形成的原因各类锻件，尤其是模锻件的折叠形式和位置都有规律，折叠形成原因大致分为以下几种。
（1）一股金属急速大量流动将邻近表面金属带动形成折叠如图所示，当ab附近的金属沿着水平方向大量外流时，会带动ac、bd附近的金属一起外流，使得已经氧化了的表层金属汇合在一起形成折叠。
锻件质量缺陷及防止措施
无飞边。
因为齿轮锻件无飞边,所以机器提供的有效变形能全部用于齿轮锻件成形,模腔充填良好。
(2)圆柱齿轮热精锻—冷推挤联合工艺集中了热锻变形抗力小和冷锻精度高的优点,同时避免了热锻精度低和冷锻变形抗力大的缺点。
由于依靠推挤工序提高齿轮锻件精度,从而使热锻成形齿轮精度要求得以放宽,即放宽了精锻模腔的寿命公差,避免了磨损早期失效,提高了模具寿命。
而推挤模寿命则更高,这是得益于推挤余量小和润滑良好。
通过生产实践证明,热精锻—冷推挤直齿圆柱齿轮是成功的,模具设计制造简单、寿命高,具有广泛应用推广价值。
参考文献1 T uncer C and D ean T A.D ie design alternatives fo r p recisi onfo rging ho llow parts .Int .J.M ach.To lls M anufacture,1987,V o l.27(1):65～762 T uncer C and D ean T A .P recisi on fo rging ho llow parts noveldies .Journal of M echanical W o rk ing techno logy ,1988(16):39～50收稿日期:1997—07—16锻件质量缺陷及防止措施722409 岐山 陕西汽车齿轮总厂 冯 铖 摘要 分析了锤上模锻件的主要缺陷——折叠、错移、氧化皮垫伤、锻模塌陷等的主要成因,提出了预防解决的措施。
Forg i ngs defects and preven tion m ea suresA u tho r analyzes the cau ses of m ain defects of hamm er fo rgings ,such as overlap ,m is m atch ,scale m ark as w ell as die co llap se ,and p resen ts p reven tive m easu res.叙词 模锻件 缺陷 防止 模锻件的质量缺陷是金属在塑性变形过程中由于诸多主客观因素的影响而在锻件本体的某些部位造成的。
消除轴类锻件折叠缺陷的模具改进
维普资讯
。１ ｎｇ 丝
消 除 轴 类 锻 件 折 叠 缺 陷 的 模 具 改 进
出的圆角在模块接触 的台阶部位形成 一个带有 台阶的缝 空腔 ，而不是原来带有台阶的缝 隙。
隙 ，进一步影 响了金属 的流动成形。 这样 ，在台阶过渡部位除大部 分金属随工 装形状流
动形成 台阶外 ，多余的金属由于直径的突然 变化流动 不 畅 ，会有一小部分 流动到 上下模块 交 界部 位的缝 隙 中，
但在生产 中我们发现 ，台阶轴锻件在 使用普通摔 模 锻造的过程中，常常在 台阶部位 出现 折叠缺 陷 我们 对 此 进 行 了 研 究 。
１．问题的提出 下面是我公司半轴 锻件 的成形工艺 ，我 们以此 为例 说明利用模具成形台阶轴时缺陷 的产生 ，以及模具改 进 后『口】题的解决 。 半轴成形工步如 图 ｌ所示 ： （１）压肩 ｌ３０ｍｍ （卡摔模 ０ｌ７ｌ０８２），见图 ｌａ
［二
（ａ）
［二］［二二二Ｄ
（ｂ）
［［］［二二二Ｄ
（Ｃ）
［＝＝【二＝ＩＩ二二＝］）
（ｄ）
广 弋二Ⅱ口
（ｅ１
二 ｎ Ｏ
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２．分 析
图 １
现以使用 调直摔模 的工 步 ７为例 ，分析缺 陷产乍 的 原 因及工装的改进
改进前的工装如图 ２所示
（２）拔 长两端 至 ｌ３０ｍｍ（锤上 自由锻成形 ），见 罔
团ｉＦ：－
（７）修整 、调直成形 （调直摔模 ０１７１０８０Ｂ）。
《锻造工艺学》作业
（2）题解101、什么叫顶徹？答：顶徹指杆件的局部徹粗工艺过程。
因为顶徹工艺过程常常在平锻机上完成，有时也称为平锻工艺。
102、顶徹可分为哪两种？答：顶徹根据模具结构和变形过程中金属的流动方式分为闭式平锻和开式平锻两种。
103、顶徹工艺的技术关键是什么？答：顶徹工艺的技术的关键是使坯料在顶徹过程中不产生弯曲，或仅有少量弯曲但不能折叠。
104、什么是顶徹第一规则？答：顶徹第一规则当毛坯的端面平整且垂直于棒料轴线，其变形部分的长度长径比小于3时，可以一次顶钗成形。
105、顶徹第二规则适用于什么场合？答：顶徹第二规则适用于在凹模中聚料。
主要是为了保证正常的局部徹粗杆件的伸出长度而不产生折叠。
106、钗粗第三规则适用于什么场合？徹粗第三规则适用于在冲头的锥形模膛内聚料。
它能保证杆料进行正常的局部徹粗而不产生弯曲折叠。
107、叙述锤锻模的结构，并说出各零件的功用？答：锤锻模由上下两个模块组成，两模块借助燕尾、楔铁和键块分别紧固在锤头和下模座的燕尾槽中。
燕尾使模块固定在锤头（或砧座）上，使燕尾底面与锤头（或砧座）底面紧密贴合。
楔铁使模块在左右方向定位。
键块使模块在前后方向定位。
108、锤上模锻的分类有哪几种？答：锤上模锻的分类为：（1）按模锻时有无飞边分为开式模锻及闭式模锻，（无飞边模锻节省飞边损耗，提高材料利用率）。
锻件坯料一般需要锯切下料或车床下料。
（2）按模块上布置模膛的个数不同分为单模膛模锻和多模膛模锻，（单模膛模锻适用于形状简单的锻件。
多模膛模锻的坯料可在一次加热后连续塑性变形）。
（3）按模块上终锻模锻件数的不同分为一模一件的单件模锻和一模多件的多件模锻。
109、和同样能力的模锻锤相比，模锻压力机有哪些特点？与同样能力的模锻锤相比，热模锻压力机的初次投资大，但维护费用低，动力消耗小。
与摩擦压力机模锻相比，生产率较高，便于自动化。
热模锻压力机结构复杂，制造条件要求高。
110.热模锻压力机模锻工艺过程具有哪些特点？答：热模锻压力机模锻工艺过程具有下列特点：（1）对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形的锻件（例如薄辐齿轮），必须正确设计预锻工步。
模锻的注意事项
模锻的注意事项模锻是一种常见的金属加工方法，通过将金属材料加热至一定温度后，施加压力使其变形，从而得到所需形状和尺寸的零件。
在进行模锻过程中，需要注意以下几点：1. 温度控制：模锻过程中，金属材料需要加热至一定的温度范围，以便使其具有良好的塑性。
温度过高会导致材料过度软化，容易发生撕裂和折断；温度过低则会增加锻压力和能耗，同时也容易产生裂纹和变形。
因此，需要根据金属材料的特性和所需产品的要求，合理控制锻造温度。
2. 冷却措施：模锻后的零件需要进行冷却，以提高硬度和强度。
冷却方式可以是自然冷却或人工冷却，需要根据材料的特性和工艺要求选择适当的冷却方式。
同时，要注意冷却速度的控制，避免产生过快或过慢的冷却速度，导致零件出现裂纹或变形。
3. 压力控制：模锻过程中的锻压力需要根据金属材料的特性和所需产品的要求进行合理的控制。
过大的锻压力会导致金属材料的过度变形，过小的锻压力则会导致零件尺寸不准确。
因此，要根据实际情况选择合适的锻压力，并进行适时的调整。
4. 模具设计：模锻过程中所使用的模具需要合理设计，以确保零件的形状和尺寸满足要求。
模具的材料选择和热处理也需要考虑，以提高模具的耐磨性和使用寿命。
5. 材料选择：模锻过程中所使用的金属材料需要根据产品的要求选择合适的材料。
不同材料具有不同的热处理特性和机械性能，需要根据实际情况进行选择。
6. 安全措施：模锻过程中存在一定的安全风险，需要采取相应的安全措施。
操作人员需要佩戴好防护设备，遵循操作规程，确保人身安全。
7. 质量控制：模锻过程中需要进行质量控制，确保零件的质量符合要求。
可以通过对材料和模具的检测，以及对成品零件的尺寸和形状进行检验，来确保产品的质量。
模锻是一种重要的金属加工方法，在进行模锻过程中，需要注意温度控制、冷却措施、压力控制、模具设计、材料选择、安全措施和质量控制等方面的问题。
只有合理控制这些关键因素，才能保证模锻过程的顺利进行，并获得符合要求的零件。
锻压工艺及模具设计习题解
锻压工艺及模具设计作业1. 最小阻力定律在设计锻模时有何实际意义?答:在变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动。
在开式模锻中，在分模面上设置毛边槽,可以造成足够大的水平阻力，阻止金属在水平方向流动，迫使金属充满型槽，很好地提高金属的充型能力。
对难以填充的型腔，必要时可在分模面上局部设阻力沟。
2. 锻造加热的目的是什么?答：提高金属塑性,降低变形抗力。
3. 碳钢锻造温度范围如何确定？为什么中碳钢的终锻温度位于奥氏体单相区,而低高碳钢终锻温度处在双相区？答：确定始锻温度时，应保证坯料在加热过程中不产生过烧现象，同时也要尽力避免发生过热.因此,碳钢的始锻温度则应比铁一碳平衡图的固相线低150～250℃。
碳钢的始锻温度随着含碳量的增加而降低。
合金钢通常随着含碳量的增加而降低得更多.在确定终锻温度时，既要保证金属在终锻前具有足够的塑性，又要保证锻件能够获得良好的组织性能。
所以终锻温度不能过高，温度过高，会使锻件的晶粒粗大，锻后冷却时出现非正常组织。
相反温度过低，不仅导致锻造后期加工硬化，可能引起锻裂，而且会使锻件局部处于临界变形状态,形成粗大的晶粒。
因此，通常钢的终锻温度应稍高于其再结晶温度。
按照以上原则,碳钢的终锻温度约在铁一碳平衡图A ，线以上25~75℃.中碳钢的终锻温度位于奥氏体单相区，组织均匀，塑性良好，完全满足终锻要求。
低碳钢的终锻温度虽处在奥氏体和铁素体的双相区，但因两相塑性均较好，不会给锻造带来困难。
高碳钢的终锻温度是处于奥氏体和渗碳体的双相区，在此温度区间锻造时，可借助塑性变形，将析出的渗碳体破碎呈弥散状，而在高于Acm 线的温度下终锻将会使锻后沿晶界析出网状渗碳体。
4. 自由锻工序如何分类?各工序变形有何特点？答：自由锻主要工序包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲等。
使坯料高度减小而横截面增大的锻造工序称为镦粗。
使坯料的横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长。
采用冲子将坯料冲出通孔或盲孔的锻造工序称为冲孔。
影响制件的收缩翘曲的主要工艺条件
制件中的收缩差异不同区域的收缩制件中靠近浇口的区域的收缩与制件中最后被充满的区域的收缩是不同的，而且同一件壁厚厚的地方与壁厚薄的地方收缩也是不同的。
厚度方向的收缩一般说来，与塑料熔体接触的型腔壁与型芯壁的模具温度是不同的，这两个模壁温度差导致制件在厚度方向上的收缩不均匀。
平行与垂直于分子取向的收缩由于成型中塑料分子或纤维的排列，在平行与垂直于取向方向的收缩，以及平行与垂直于流动方向的收缩都是不同的。
通常，不含充填物的材料在平行于流动方向（简称流向）的收缩大于垂直于流动方向（简称垂向）的收缩。
而含充填物的材料收缩情况正好相反，垂向收缩大于流向收缩。
纤维对收缩的影响更为复杂，纤维引起的收缩行为随着制件几何形状、成型条件、材料的不同而变化。
影响收缩的主要因素体积收缩量体收缩量是所有收缩的集中表现。
体收缩是如何细分为在厚度方向的线收缩、平面方向的流向收缩和垂向收缩将由其他因素确定。
塑料的体收缩很大，在压力撤除后，塑料从加工温度冷却到室温它的收缩量约为25%，而在成型过程中，压力在很大程度上制约了收缩，PVT（P压力，V体积，T温度）数据表明了压力和温度是如何影响收缩或体积的变化。
冷却速率对于半结晶材料来讲，快速冷却能降低材料的结晶度。
因为聚合物在快速冷却过程中没有太多的时间结晶，而结晶会使密度增加而导致收缩增加。
充填流动引起的取向长链聚合物分子的取向最初是由聚合物熔体在流动时产生的剪切应力所引起。
当聚合物仍处于高温状态而没有剪切应力存在时，取向是会松弛掉。
但如果冻结效应和取向效应同时存在，冷凝层中的分子取向已被冻结而无法松弛。
一旦聚合物的取向能够得以释放，流动方向上的收缩将会增大。
对于结晶材料，在某些情况下，分子在垂向上被锁紧，从而使垂向上的收缩增加，这就是常见的剪切诱导结晶。
对于纤维填充聚合物，纤维取向比分子取向相比将占主导地位，但纤维取向并不一定是流动方向，MPI/Fiber analysis可以很好的预测出纤维取向。
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模具设计中为避免锻件折叠应考虑的因素摘要：铝合金模锻件的折叠缺陷是诸多缺陷中最主要的缺陷，是模锻件废品中的主要废品。
针对这一问题进行分析和研究，找出产生折叠的原因并提出解决的方法。
在实际生产中使模锻件的成品率大幅度提高，取得了明显的经济效益。
关键词：铝合金；模锻件；折叠；模具设计；毛料模膛；预锻模膛；终锻模膛铝合金模锻件的折叠破坏金属的连续性，降低锻件的承载能力，是锻件生产中的主要废品。
根据多年生产实践和试验研究，分析折叠产生的原因及消除方法，提出在模具设计中应采取的措施，以减少折叠，提高锻件成品率。
1 模锻件的折叠缺陷及产生的原因金属在模压变形过程中，总是遵循最小阻力定律最小阻碍方向流动，致使在模锻件的局部区域表面金属向锻件内部流动，这种从表面向锻件内部流动使表皮的氧化层和润滑剂等杂质一起折入锻件内部造成折叠[1-2]。
其产生原因：模锻件设计不合理，凹圆角半径（即模具的凸圆角半径）太小，各断面变化太大；毛料模膛、预锻模膛与终锻模膛配合不当，金属分配不合理，局部金属过多或过少，造成终锻时变形不均；形状复杂的锻件，直接用圆坯料在终锻模内成型，没有采用预锻模和毛料模；坯料选择不合理，形状不当，压下量太大；抹油过多或抹油不均；锻坯棱角太尖，或上次模压后修伤不彻底等。
对产生折叠缺陷的模压件剖开进行低倍组织检查时，可以发现从模锻件表面到锻件内折叠构成一条明显的黑线，称之为折纹，见图1所示。
从模锻件表面到折纹结束的距离即折纹的长度称为折叠深度。
图1 模锻件的典型折叠（低倍组织）折叠对模锻件的质量有严重的影响。
首先折叠破坏了模锻件表面的完整性，使制件承受载荷面积大为减小。
折叠本身又是制件上的一个缺口，在使用中造成应力集中，成为疲劳源，可能导致部件在此产生疲劳断裂。
其次折缝夹杂有润滑剂或其他杂质，在随后的蚀洗工序中折缝又残存有酸、碱的残液，会造成制件在折叠处过腐蚀。
从模锻件的内部组织看，表面存在折叠处金属的流纹将产生涡流或穿流，折叠越是严重，金属流线就越不顺。
折叠缺陷的产生是由表面折波、生成折叠、折叠发展三个过程组成。
在折叠的初生阶段，折纹的尾端成小圆角状（见图2）。
如果经大量变形之后折纹的尾端又可成尖裂状或叉形开裂状（见图3）。
极为严重的折叠会把模锻件的整个筋型穿断（见图4）。
一般某一处的折叠主要是由一个主要折纹组成。
由单个折纹构成的折叠较深，而由多股折纹构成的折叠深度较浅。
图2 初生折叠、折纹尾端成小圆角状图3 折叠尾端的尖裂图4 严重折叠穿断筋型现场生产的轻合金模锻件大量的是属于普通开式模锻，其锻件与其零件之间存在有一定的加上余量，还有模锻斜度和较大的圆角。
因此尽管有些模锻件局部存在折叠缺陷，但只要折叠的深度不超过机械加工余量，即最终折叠部残存在零件主体上还是允许的，是符合产品技术要求的。
所以现场生产中，通过剖伤的方法来确定锻件是否报废。
多年的实践证明，这种剖伤的方法是鉴别折叠缺陷是否构成锻件报废的行之有效的、方便的检查方法。
折叠按其位置而言可分为筋根折叠、筋顶折叠、弯角折叠、边缘折叠四种。
按其产生的机制而言可分为穿筋折叠、包覆折叠、回流折叠、汇流折叠和压堆折叠五种。
造成折叠的原因及影响因素是多方面的，主要可归纳为三个方面：从零件图到模锻件图设计过程中考虑的因素；生产工艺编制上的因素；生产具体操作中的因素。
下面将就模具设计过程中为消除锻件折叠应考虑的因素进行讨论。
2模锻件设计中必要的形状简化模锻件的形状应该尽量与零件形状一致，但是为便于模锻的顺利完成和消除象折叠等模锻缺陷就得进行必要的形状简化。
生产实践证明，产生折叠的主要原因往往是在金属已经充满模腔之后，由于还有过多的金属存在，则使锻件的欠压合量(简称欠压量)过大，为了减少欠压量，即使过多的金属以毛边的形式排出就得继续施压变形。
这样在过多的金属外流的时候就是最易产生折叠的阶段，而且这些折叠集中地产生在模件筋形根部与腹板连接的圆角处。
具有框形封闭筋的模锻件，在其内侧筋根处易产生折叠。
从图5a可以看到箭头所示的8个位置都是易产生折叠的。
为了减少折叠，在模锻件设计中把形状进行必要的简化，虽增加一点加工余量，但可以大大减少折叠。
如图5b 所示易折叠的位置只有两个，如果形状再进一步简化如图5c所示那样，就可完全避免图5a中的各处折叠。
图5不同设计方案对产生折叠的影响在图6a中两筋间距a小于筋高b，在箭头所示各处最易产生严重折叠。
如能把它简化为图6b那样就会消除这些折叠。
图6 模具设计中必要的形状简化对产生折叠的影响从上述实例中可以看出，在模具设计过程中，针对不同锻件或不同的部位采取必要的形状简化措施，对保证模锻件锻压成型过程中避免产生折叠缺陷有其重要意义。
3分模面的选择对产生折叠的影响在普通开式模锻中，分模面选择的正确与否不仅会直接影响到模压的顺利完成，模具寿命的长短、生产效率的高低，而且对锻件的质量有重要影响。
下面仅从对产生折叠的影响来说明选择分模面时应考虑的因素。
图7列举同一个模锻件如选用三种不同分模面将产生不同折叠的结果：图7a分模面选在腹板的中间，筋根与腹板面距分模面仅为h2，这样圆角处的金元非常容易参与外流，结果最易造成折叠。
图7b的分模面是设在腹板的端面上，这样使筋根与腹板面距分模面的距离为H，腹板的金属与图7a的相比，使圆角R较远离分模面，筋根圆角处的金属虽不像图7a的那样易于参入外流造成折叠，但还是难以避免出现折叠。
而像图7c那样把分模面改在筋顶，使成型条件从图7a和7b的压入成型改为反挤成型，当多余的金属排除是依次按顺序流动，所以完全可以避免图7a 和7b中可能造成的折叠。
图7不同分模面对产生折叠的不同影响（P均相同，↓表示分模面）图8列举工字形断面的制件选择不同分模面对产生折叠的影响。
图8a分模面是选在中间，它将在筋和腹板连接的四个圆角处易于产生折叠，而且断面上的金属流线也将发生穿流。
而图8b把分模面选在筋的顶部，使筋与腹板连接的圆角将不产生折叠。
图8 工字形断面选择不同分模面对产生折叠的影晌综上述举例可以看出，为了消除折叠，在模具设计时在兼顾其他因素的同时，应对分模面对产生折叠的影响给予充分的考虑。
4 模锻件圆角半径的选择模锻件的所有棱角为便于金属充填和尽量降低模具磨损都是设计成具有一定R的圆角来圆滑过渡。
所有模锻件的各个表面都分别是由内圆角、外圆角、水平内圆角和水平外圆角过渡连接的。
图9示出某一锻件的各种圆角。
其中内圆角处一般不易出现折叠，只有个别锻件可能出现筋顶包覆折叠。
外圆角处不易产生筋根折叠（穿筋折叠）。
在水平内圆角上一般也不出现折叠，只有在图示的下部a′—a′两处的水平内圆角与筋根和腹板的连接处，由于它位于锻件几何形状改变的转弯处，在此处两侧筋条的端头，两侧筋对腹板金属横向流动的阻碍突然消失，金属发生大量的横向流动，导致锻件不成型，随着变形的继续、不成型部位就由邻近的腹板和筋上金属来充填，最后构成折叠。
水平外圆角d、e、f都是等于90°的弯角一般不易折叠，但是就d 而言，由于它处于整个锻件的拐角处，纵向筋条和横向筋条上金属分别有纵和横流动（见图10所示）。
这两个不同方向的流动分力在此拐角处合成一个45°方向向外的合力，这个合力将是导致产生折叠的主要因素。
如果从设计加大此水平外圆角的半径，就可以削弱产生折叠的危害。
图9 一般模锻件圆角的分类及各圆角对产生折叠的影响图10弯角筋型折叠程序与角度的关系在水平外圆角g、h、i中，它们都是小于90°的角，金属流动合力用下两式表示（参看图10）：当α＝90°，合力P12＝a2+b2当α＜90°，合力P22＝a2+b2+2a•b•cosa当α＜90°，其余弦值都是大于0，∴P2＞P1这说明夹角小于90°时，此处金属更易外流，更加剧折叠的产生，而且随着夹角越小折叠越趋严重。
尤其像图9中g和h两处都位于锻件端角，对产生折叠更敏感。
对于这些地方在模具设计中都必须尽量采用较大的水平外圆角半径改善金属流动，以避免折叠。
下面着重讨论筋与腹板连接圆角，即简称外圆角的大小对产生折叠的影响，其影响分为两部分：（1）在首次模压的开始阶段（图11）金属充填型腔时，如R过小，变形金属就不是紧贴着圆角流入型腔，而且沿金属流动惯性方向先与圆角相对的型腔外壁接触，接着冲向筋顶，然后从筋顶返回向圆角外倒流，结果在圆角处形成折叠。
如果R选用得合适就可避免这种折叠。
（2）是在金属充满模腔以后排出多余金属时，R大小对折叠的影响在普通开式模锻中，坯料量一般都要比模锻件所需的金属量多20％～15％，在锻至金属充满模型之后，还要有一部分多余的金属将以毛边的形式从锻件上流向毛边仓，这种金属的流动过程决不是像图12a所示的理想地流动。
实际上这些多余金属总是遵循最小阻力定律选其捷径流动，图12b就是金属真实流动过程。
这些多余金属量都是以欠压大的形式存在于锻件的腹板及与分模面相垂直的方向上，它们外流时穿过筋型直接奔向分模面，如果润滑不当或是变形速度快，将使锻件出现流纹不顺和穿筋折叠，这种穿筋折叠是整个折叠缺陷中的主要类型，图1就是这种折叠的典型照片。
为了避免这种折叠，模具设计时尽量选用大的外圆角半径。
在图13中同一个筋与腹板的连接处假定给它设置不同的外圆角半径，其中R1＜R2。
当外圆角半径是R1时，阻碍腹板多余金属外流的摩擦面长度为a；当外圆角半径是R2时，其阻碍金属外流的摩擦面的长度为b。
b远大于α，因为阻力大小与摩擦面的大小成正比，R2所产生的阻力就远大于R1的。
这样它就迫使腹板上多余金属在远离锻件表面的金属内部向外流动，即使表面金属不参与外流，所以可大大减少穿筋折叠。
在同一模锻件上，不同位置的外圆角对产生折叠的影响也不同，在设计中选择的R值也应不同。
图14中R1、R2、R3分别是不同位置的外圆角半径。
就其位置而言R1处是最易折叠的。
R1的选择与筋宽B、筋高H或腹板厚h 有关：从筋宽上看，R1和R3是对应位置，因为R3处的筋厚度B3远大于B2。
厚的筋对腹板金属穿筋外流构成很大的障碍，所以R3处的金属就很难产生穿筋折叠，R3可比R1选择得小些。
从筋高上看，R1和R1-1是上下相邻的位置，但各处在不同的筋高位置上。
R1处的筋高是H，R1-1处的筋高是H1，H1<H这样R1-1就距分模面较远，多余金属沿分模面外流趋势将达不到腹板R1-1的腹板面深度．所以R1-1就不能折叠。
因此R1-1就可以比R1小些。
从居于中间筋根的R2来看，在此处多余之金属将分别向两侧流动，根本构不成折叠，所以R2也可以小些。
在实践中，类似R1的外圆角半径一般是在H／2～H／3之间选取。
5 模锻斜度的大小对折叠的影响在普通开式模锻中所有离开分模面的几何形状在与分模面的连接面或棱线上，都做成具有一定斜度的斜角，称之为模锻斜度。