锻压工艺

•是回冲导致开裂？
•是冲压放料位置未很好地受限制？
•是焊接加热火焰位置不按要求，应力பைடு நூலகம்大导致？
•是中频炉推料杆不平稳，一下推出的第二个料温度不正确？
•是振光的时间不够？
•是锻压引起的应力未采取退火等措施完全消除，在机加工后得到释放形成开裂？
•是加脱模油未受控致使油皱开裂？
•是切边模刃口不锋利导致撕裂？
铜合金存在中温脆性区。以黄铜为例，在20～200℃和650～900℃两个温度范围内有很高 的塑性，而在250～650℃之间是一个脆性区，合金的塑性显著降低，很容易锻裂。其原因是合 金中有铅、铋等杂质存在，它们的溶解度极小，与铜形成低熔点的共晶体，呈网状分布晶界上， 从而削弱了铜晶粒之间的联系，当加热到500℃以上时，铅和铋溶于溶体中，于是塑性提高。
一、锻造工艺简述：
1）锻造的定义： 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。与其它
加工方法相比，锻造加工生产率高、锻件的形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。
2）锻造方法分类： a)自由锻：一般是指借助简单工具，如锤、砧、型砧、冲子、垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗、
锻料加热——锻料加热主要有火焰加热、电加热二种，电加热又有：电阻炉加热、接 触电加热、盐浴炉加热、磁感应加热。我司使用的是磁感应加热，它的优点是：加热速 度快、锻料表面氧化少、规范稳定便于机械化操作，缺点是设备投资大，耗电、规格单 一。（中频电加热：坯料直径为20—150mm、批量生产、适用模锻、挤压、轧锻，单位 电耗0.4—0.55KW.h.kg)；
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1）抛丸工艺： 我们实际采用的应该叫滚筒抛丸清理，（毛坯表面清理还有：振动清理、喷砂（丸）
清理、抛丸清理、化学方法清理等）。抛丸是靠高速转叶的离心力，将0.4—0.8目之
间铸钢砂抛射到在滚筒中滚动的毛坯上。
抛丸应注意的问题： ★ 一次抛丸数量和时间一定要控制在规定的范围内；否则影响毛坯表面质量；
c)特种锻造：有此零件采用专用设备可以大副度提高生产率，锻件的各种要求（如尺寸、形状、 性能等）也可以得到很好的保证。如螺钉，采用镦头机和搓丝机，生产效率成倍增长。
二、我司阀座毛坯锻造工艺： 第2页
1）下料工艺： 锻料一般采用以下几种下料方式：剪切法、冷折法、锯切法、砂轮片切割法、气
割法等。我锻压车间采用锯切法，这种方法在精锻工艺中较普遍使用，设备我们采用 自动圆盘锯和仪表圆盘手动锯二种。圆盘锯刀片是圆片状锯片，一般要求圆周速度为 0.5-1.0m/s（我司采用的是频率无极调节 ），比普通切削速度慢，锯片厚度一般为 0.8-2mm（我司采用的是:1mm ）。为提高效率和质量，手动锯要逐步的去除。
锻模结构——我司目前普遍在使用的是锤上开闭式模（我们诸暨叫镗式模），锤上开、 闭式模是锤上开式模锻与锤上闭式模的混合使用的一种结合模，冲压时变形金属的流动 不完全受模腔限制但又受模具闭式结构的限制的一种模具，是锤上闭式模内进行局部有 限的开式模锻。目前我只在我们公司内观见。详见图4、图5示：
图4描述模具冲压的三个步骤：中频加热——放料——冲压——脱模——冷却——；从冲压 成形过程看到：上模在锻下时，接触到锻料时，先镦粗并同时向模腔内压入，当此压力大于 上顶弹簧的顶力时，此开式模组合被压入闭式模中（此三步在短时间内完成）。在压入中锻 料继续压入模腔和挤入分模面内，这段成形过程中锻料受锻压力不大，当压到底板时，锻料 才以开式模的形式受压成形，而分模面挤入的飞边受闭式模套的限制受阻；……。
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打料孔位置的太靠近模腔造成回冲品切边时打料孔的处开裂，
1、锻压成形中锻料流动形成流线夹层、锻压 温度偏高及偏低； 2、在锻压过程中由加热变形、冷却等因素形 成的应力集中，并容易在突变部位集结；
3、当有外力或高温急冷作用在这些有应力集中 的部位或附近时，便容易发生应力释放而发生 表面或内部开裂现象；
我们作业书要求在720—760 ℃之间，锻料加热温度未控制到最适合的范围内：中频炉的
电压不稳、推料气缸的周期和相位不对，人员温度监控不严、始锻温度掌握不准等； 铜棒材质的不确定因素：……， 锻模各交接过渡R圆弧过小，应力集中释放造成交接处开裂。我们对过渡R进行了规范。
锻料在冲压流动过程中，挤压流动的阻滞前后造成折叠性开裂，…….。
小结： 1、锻压毛坯是截止阀制造中一个十分关键的工序，它对截止阀的品质起到纲的作用。
我们的上料工、我们的冲压工时刻要关注从你手上流过的毛坯，你们是第一道不让不良
品产生的雄关！我们共同努力从技术上、工艺上、操作上向我们的客户——下一道工序 交上优良的产品——阀座毛坯。
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图4
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图5
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锻压工艺存在的问题： 目前最大的工艺和技术问题是阀座的开裂，整个阀座各个部位都会发生：盖帽螺纹、
接头螺纹、气门咀螺纹或锥面、阀体各交接处等等，点全部不良的57%如图6示：
开裂
截止阀主要不良重要度分布
撞伤 13%
焊接不良 13%
法兰不饱 17%
开裂 57%
开裂 开裂
是什么原因导致这么严重的开裂不良呢？ 我们的开裂QC小组和关心产品品质的领导和员工分析了许多的原因，想了许多的方法，也
下料工艺存在的技术问题： 主要存在问题是：设备的切割进给速度是用频率显示和监控的，这和我们的使用习
惯不符而造成监控困难（图1）；棒料切割面与棒轴线垂直度超差（图2）；锻料切割连 皮（图3）；
图1
图2
连皮 图3
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2）锻压工艺：
模具预热——模具预热是为了使始锻锻料温和终锻温度温降小，保证锻料温度始终在 高塑性小变形抗力下成形；目前我们使用的是模具预热工具是煤油喷枪。但我们真正在 实施的不多！下面讲到锻造温度范围时会说到保证锻料温度的重要性。
图8
三角形四棱筋 图9
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1）切边工艺：
我们采用冷切工艺（还有热切），要求毛坯在50 ℃以下方可切边，并要求毛坯放
入切边腔要平整、不得有已切飞边铜屑残留在切边模面上，如图示：
切边工艺存在的问题： 我们目前阀座的开裂主要就发生在这条切边线上，占90%以上！造成这么大比例的原因
是多方面的：开式模冲压挤出飞边的成形缺陷、冲压中形成的应力在切边时释放、切边温度 不合理、切边方式不合理、切边模磨损继续使用等。有技术的原因，也有管理上的原因。我 们在还没有找到更科学的解快方法之前，对现有的合进方法应该严格执行。（我见过不按要 求执行的情形）；
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•是模具内腔圆弧与模具边框距离太近？
•是模具内腔圆弧与打料杆距离太近？
•是打料杆距离模具边框距离太近？
•是接头内倒角结构影响到料的流动变形能力？
•是修模使飞边厚度太厚？
•是装模上下模不对正？
•是？等等等……。 我们通过分析验证，也找到一此影响阀座开裂的因素：
铜合金锻裂的原因主要有下列几方面：①坯料内部或表面有缺陷；②锻造温度不合适,材料塑 性低；③变形程度过大或拉应力过大。
进行了各种各样的验证：
•是材料的不良导致产品品质不稳定？其中是紫铜配加量比例不足？是何种微量原素 未控制？是铜棒熔炉时未搅拌充分？是……
•是下料时有飞边？
•是煤油炉加热得不充分和不均匀性？
•是下料的坯料斜使放置时不正，冲压有切料的现象？
•是加热温度未控制到最适合的范围内？
•是回料再加热次数多导致晶粒结构变形致使开裂？
◎技改方案确认： 形成锻压开裂的因素很多，但我们解决问题要抓
主要矛盾，寻找规律性和共性的东西。目前截止阀座的 开裂90%发生在切边痕线上，开裂方向为轴线走向。针 对上述开裂原因分析，我们采取以下技改方案进行验证：
1）四条棱毛坯验证: 在毛坯阀身盖帽端、气门咀螺纹端，外圆柱面上
增加四条轴向棱角凸筋，目的：一、根据应力分布的特性， 让其在各条棱中分布，当其在应力释放开裂时使其大部分 在棱筋上发生，不影响主体阀座的品质；如图9示
拔长、弯曲、冲孔、扩孔等方式生产零件毛坯。 自由锻设备依锻件质量大小而选用空气锤、空气锤或锻造水压机。
b)模锻：模锻是指将坯料或棒料放入上、下模块的型槽（按零件形状尺寸加工）间，借助锻锤 锤头、压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。
模锻常用的设备主要是模锻锤、曲柄压力机、摩擦压力机、电动（或液压）螺旋锤、模锻液 压机等。