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 on
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～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 sures
A 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。

具体表现有:折叠、错位、氧化坑、未充满、撕裂、缺肉、过热和过烧等,能否防止这些缺陷,是保证锻件质量,提高产品的使用性能
,降低锻件成本,取得效益的关键所在。

因此,深入地研究模锻件质量缺陷的成因及形成规律,
及时、准确地找出解决问题的方式和方法,对生产实践及提高锻件质量都具有非常重要的意义。

下面就几种主要缺陷进行讨论。

1　模锻件折叠的成因及解决办法
根据金属的塑性变形原理,金属材料在成形过程中,总是沿着阻力最小的方向流动成形。

锻造时,由于受打击方向,打击力度及锻模型腔等因素的制约,金属在锻造时的流动将成多元化。

从打击方向看,金属的流动将形成一个平面,这个平面叫金属流动平面(图1a ),从平行于分模面的方向看某金属的流动平面,就形成了平面内金属流动的概念(图1b )。

平面内金属的合理流动状况与锻造工步和坯料
图1
(a )流动平面位置　(b )平面内金属的流动
图2
的质量状况及规格有关,平面内不合理的金属流动是模锻件产生折叠的主要原因。

111　拔长工步
我厂在3t 模锻锤上锻造富勒变速箱中间轴锻件,在拔长时,由于用重锤击打,使压下量h 较大,而圆角R 又较小,使后序变形时,坎部金属流动趋势太强与邻近金属形成相对流动差,而在直部形成折叠(图2a )。

解决办法是改变R 与h 值,使R >115h 。

图2b 也是拔
82锻压机械　6 1997
长时形成折叠的一种情况,其原因是开始时拔长压下量过大,H B >3,从而使得后序翻转90°拔长时,平面内金属流动形成了双鼓形,由于“失稳”中部可能往某一边倾斜而引起折叠。

解决办法是增加拔长型槽进口处高度,或控制刚开始时的压下量,从而使
H B <215。

112　劈叉工步
劈叉工步变形时容易在A 处形成折叠(图3a )。

特别是当模锻设备吨位过大,金属沿叉内表面流动更趋激烈的情况下,更易形成折叠。

折叠形成的原因是:劈叉之初A 处形成空腔,A 处金属在随后的变形中平面金属流动不合理,引起汇流(图3
b )而形成折叠。

解决的办法是:将型腔内
图3
(a )A 处空腔　(b )空腔A 在后序变形时的金属汇流
表面做成如图中M 处所示的形状,使A 处不形成空腔。

我厂富勒变速箱拨叉锻件,就是因为此,而出现过类似的锻件质量问题。

也是用M 处办法解决的。

113　局部缺料
在锻造离合器分离拨叉锻件时,由于S <球部离锻件主体较远,要靠M 处的金属长距离的流动补给,才能充满S <球部形状。

若M 处金属不充足(局部缺料)或流动平面设置不合理,会在球体N 处形成折叠(图4a )。

解决办法是①精细制坯,增加M 处金属贮量;②增加下料质量,使所制坯略大,能完全盖住型槽;③在金属流动平面两侧加阻尼沟,迫使金属流向球部
(图4b )。

图4
图5114　弯曲
弯曲类锻件,容易在弯曲部位产生折叠(图5),产
生的原因是:在变形过程中毛坯杆部的金属流动平面都垂直于杆部,在弯角内汇流而产生折叠。

如果弯杆粗细不一,那么流动平面内金
属流动有大有小,流出的金属也有多有少,折叠将向
流速小的一边偏移。

弯曲类锻件的不合理流动平面是由锻件本身结构决定的,但锻件结构无法改变。

因此,解决折叠有如下两法:一是加大毛坯弯曲半径R ,把折叠挤入毛边内;二是加大毛坯杆部,同样把折叠挤入毛边。

应优先采用第一种办法。

115　镦头锻件
在锻压机上锻造的差速器壳,通常要在锻轴机
上制坯,拔出杆部。

但如拔杆不当,在锻造时容易产
图6
生折叠(图6)。

产生折叠的
原因是:毛坯杆部过长,或杆部过粗插不到底,上边空出一段,形成不合理的流动方向,产生折叠。

解决办法是:
精确制坯,控制毛坯杆部尺
寸,保证上边不空,下边插到底。

116
　错模引起的折叠
由于预锻错移过大,或是锻锤导轨间隙大锤头摆动厉害,或是模具固定楔松动及圆饼类锻件型槽
图7错移且锻件又在型槽内转动了
位置,上模就从锻件上剐下一层金属,形成折叠。

它的特点是:折叠部位位于锻件的同一侧,若为轴对称锻件,折叠呈半圆形(图7)。

形成原因是“剐”
下的金属在后序变形中向内流
动,金属流动不合理,形成折叠。

解决办法是:针对具体情况,采用调整模具、调整设备,减少导轨间隙及上、下模的牢固可靠定位等。

117　齿轮锻件
齿轮锻件是一种量大、品种多的普通锻件,它产生折叠有以下几种情况。

(1)如图8a 所示,当毛坯镦粗直径接近于锻模镦粗台直径D 而小于终锻型槽外直径时,在随后变形中会形成裙边,进一步变形将会产生折叠。

形成折叠的原因是裙边金属流动方向不合理,造成金属流动随意,形成折叠。

解决办法是:增大毛坯的镦粗直径,使毛坯基本盖住型槽。

(2)内孔直径较大而高度又较小的齿轮锻件采用斜底连皮锻造时,金属会大量向外流动,产生折叠。

折叠的形成原因是模锻时有空腔,空腔处金属流动不合理,汇流而产生折叠,如图8b 所示。

解决办法①若锻件厚度不大时,将坯料镦粗至直径尺寸基本
9
2锻件质量缺陷及防止措施——冯　铖
图8
可盖住型槽,终锻仅在孔径周围压一圈,如图8c所示;②若厚度较大时,为节约金属,可增加一道预锻型槽压形,然后将终锻型槽的内孔连皮做成凸肚形状,如图8d所示,这样就可以消除折叠。

2　模锻件错移的成因及解决办法
模锻件的错移质量缺陷成因主要归结在以下几个方面:
211　模子设计及制造方面的原因
这方面出现错移一是锻模在设计时未很好的解决模子的定位问题,导致在生产过程中,模具发生转动或扭动所致;二是在设计模腔时未很好的考虑锻件在型腔中成形时的成形力分布不均而产生的变形抗力,迫使模子发生转动或向某一方扭动而导致错移。

这要求从改进设计的角度去解决。

再就是因模具在制造时的误差所引起的错移,这只能靠提高模具的制造精度来解决。

212　设备及操作方面的原因
(1)扭转错移
这是锻件错移中比较难解决的一种,造成锻件扭转错移的根本原因是设备存在的问题。

比如锤上模锻,原因是设备靠山面磨损严重及立柱下底面和二砧上基准之间腐蚀,磨损严重造成立柱倾斜引起锻件错移。

解决办法是加扭转垫片,但只能作为一种临时措施。

根本的解决办法还是要对设备基准进行焊补修复,恢复基准面精度,保证立柱不倾斜。

(2)无规则错移
出现这种错移的原因是锻锤导轨因润滑不好而严重磨损,两边导轨形成正八字形,下部间隙变大,而形成无规则错移,即有时前后错,有时左右错。

解决的办法是更换导轨后背面下部1 3～1 4导轨长度处的钢垫片,使两边导轨恢复倒八字形状,就可解决这种无规则的锻件错移。

造成无规则错移的原因还有夹持器与二砧之间结合不好,大楔结合面结合不好。

这是因为大楔结合面研配不好,使大楔及夹持器打不紧所致,解决的办法是重研结合面。

(3)操作工违犯操作规程及缺乏责任心造成的错移
只要不是设备及工模具的原因,错移本可通过更换或调整垫片来解决,但一些操作工责任心差,企图通过强打楔子的变形来解决错移调整量,从而给设备及工模具带来严重损害。

这种作风的改变只能从管理的角度来解决消除。

3　氧化皮垫伤引起的锻件质量缺陷
发生这种质量缺陷的原因主要有以下几种:
(1)锻造时型腔中氧化皮未吹净而造成锻件垫伤(尤其是型槽前端和最后端稍不注意就会造成吹风死角)。

(2)坯料加热时氧化严重,氧化皮在预锻时无法全部剥离,局部氧化皮贴在坯料上造成锻件垫伤,要从根本上解决只能是严格控制加热质量。

(3)锻打过程中产生跳模,氧化皮二次带入终锻型槽而造成锻件垫伤。

所以,在发生跳模后一定要吹净型槽中的氧化皮后再进行锻造。

4　因塌模而造成的锻件质量缺陷
造成这类质量缺陷的原因主要有:
(1)炉温太低,或加热时间不够,料未热透,造成坯料内外温差大,形成打“黑料”,加速了模具型腔的塌陷而造成锻件局部缺肉。

解决的办法是及时修整模具型腔塌陷处,并控制坯料加热温度。

(2)模具材料选用不合理。

由生产实践知,模具材料凡使用5C r M n M o的都容易塌模,而用5C rN i M o则要好一点,目前推出的5C r2N i M oSi V 新模具材料效果较好,不易塌模,具有抗疲劳破坏、使用寿命长等特点。

(3)模具热处理硬度偏低造成塌模,通常表现为型槽中存在局部软点。

这是一个塌模的主要原因。

综上可见,锻件质量的控制只要从技术及管理两个方面同时去着手分析,一定能找到解决问题的办法。

参考文献
1　张志文.锻造工艺学(第四、五章).机械工业出版社,1983.
2　冯晓曾,王家瑛,何世禹.提高模具寿命指南.机械工业出版社, 1994.
3　锻工手册编写组.锻工手册(第四、五分册).机械工业出版社, 1976—12
03锻压机械　6 1997。