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锻造成形过程中常见缺陷

自由锻

自由锻造是一种简单、灵活的金属成形方法,尽管对于中小型锻件成批或大量生产的情况下,自由锻公认是一种过时的、不经济的锻造成形方法,可是对于小批或单位生产,特别是大型锻件,在锤上或水压机上进行自由锻,却仍是一种适用的、经济的生产方法。自由锻是靠工人的操作来控制锻件的形状和尺寸,所以锻件的精度差,锻造生产率低,劳动强度较大。

模锻

模锻是成批或大批量生产锻件的主要锻造方法。模锻也有缺点:(1)设备投资大;(2)生产准备周期长,尤其是锻模制造周期一般都比较大,生产批量小的锻件在经济 上不合算;(3)锻模成本高,且寿命较低;(4)工艺灵活性不如自由锻。  

锻造工艺不当易产生的缺陷 

1.大晶粒   

大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大,形成织构;高温合金变形温度过低,形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒,晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低,疲劳性能明显下降。     

2.晶粒不均匀    

晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大,某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一,或局部区域的变形程度落人临界变形区,或高温合金局部加工硬化,或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。  

3.冷硬现象   

变形时由于温度偏低或变形速度太快,以及锻后冷却过快,均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的硬化,从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。    

4.裂纹    

裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷,或热加工温度不当使材料塑性降低,或变形速度过快、变形程度过大,超过材料允许的塑性指针等,则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。  

5.龟裂    

龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面(例如,未充满的凸出部分或受弯曲的部分)最容易产生这种缺陷。

引起龟裂的内因可能是多方面的:(1)原材料合Cu、Sn等易熔元素过多;(2)高温长时间加热时,钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面;(3)燃料含硫量过高,有硫渗人钢料表面。     

6.飞边裂纹    

飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。

飞边裂纹产生的原因可能是:(1)在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象;(2)镁合金模锻件切边温度过低;铜合金模锻件切边温度过高。     

7.分模面裂纹   

分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多,模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。     

8.折叠    

折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股(或多股)金属对流汇合而形成;也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动,两者汇合而形成的;也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成;还可以是部分金属局部变形,被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作有关。折叠不仅减少了零件的承载面积,而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。

9.穿流    

穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区,原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流,并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似,是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的,但穿流部分的金属仍是一整体,穿流使锻件的力学性能降低,尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时,性能降低较明显。     

10.锻件流线分布不顺   

锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理,预制毛坯流线紊乱;工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动,都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使各种力学性能降低,因此对于重要锻件,都有流线分布的要求。     

11.铸造组织残留    

铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因。铸造组织残留会使锻件的性能下降,尤其是冲击韧度和疲劳性能。     

12.碳化物偏析级别不符要求   

碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀,呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差,加之改锻时锻比不够或锻造方法不当,具有这种缺陷的锻件,热处理淬火时容易局部过热和淬裂,制成的刃具和模具使用时易崩刃。 

13.带状组织    

带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织,它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织,是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针,特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。  

14.局部充填不足    

局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位,尺寸不符合图样要求。

产生的原因可能是:(1)锻造温度低,金属流动性差;(2)设备吨位不够或锤击力不足;(3)制坯模设计不合理,坯料体积或截面尺寸不合格;(4)模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。     

15.欠压    

欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大。

产生的原因可能是:(1)锻造温度低;(2)设备吨位不足,锤击力不足或锤击次数不足。     

16.错移   

错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。

产生的原因可能是:(1)滑块(锤头)与导轨之间的间隙过大;(2)锻模设计不合理,缺少消除错移力的锁口或导柱;(3)模具安装不良。      

17.轴线弯曲    

锻件轴线弯曲,与平面的几何位置有误差。

产生的原因可能是:(1)锻件出模时不注意;(2)切边时受力不均;(3)锻件冷却时各部分降温速度不一;(4)清理与热处理不当。

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