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      有色金屬鍛造工藝

      01、鋁合金的鍛造

      1.1鍛造的特點

      在有色金屬及合金中,鋁合金的鍛件種類特別多,可以對鋁合金進行自由鍛、模鍛、 鐓鍛、輥鍛和擴孔等。鋁合金,特別是高強度鋁合金,隨著溫度的下降,變形抗力急劇上升,因此,為了減小變形抗力,應在較高的溫度下終鍛,并給以較大的變形程度。在鍛造時,常用鋁合金的允許變形程度如下表所示。

      1.2 坯料選擇

      鋁合金鍛造所用的坯料主要有:鑄錠、鍛坯、擠壓坯等。鑄錠用于自由鍛制造鍛件或鍛坯時,在鍛前必須進行均勻化處理,鍛坯用于制造大型模鍛件,擠壓坯(棒材或型材)用于模鍛。

      在采用擠壓坯作為鍛造坯料時,需要在擠壓之前對擠壓錠坯進行高溫均勻化處理,擠壓后要進行反復鐓粗,以消除擠壓效應;對要求高性能的鍛件,必須將擠壓后的鍛造坯料車皮,以便消除坯料的表面缺陷。

      鋁合金坯料的切割,常用鋸床、車床、銑床,有時也用剪床,但不能用砂輪切割。

      1.3加熱

      鋁合金一般在熱狀態下進行鍛造。鋁合金在加熱時,可以高溫裝爐,加熱時間一般比較長,以保證強化相充分溶解而獲得均勻化的組織。

      鋁合金鍛造加熱溫度不能過高,以免有害氣體(氫等)損壞錠坯表面質量或出現過熱、過燒。鑄錠加熱至鍛造溫度后,必須進行保溫;鍛坯和擠壓坯是否需要保溫則以在鍛壓時是否出現裂紋而定。

      要特別注意:高強度鋁合金始鍛溫度稍高,就會引起過燒;終鍛溫度不得低于再結晶溫度,以免導致變形抗力增加和加工硬化。 常用鋁合金的鍛造溫度范圍如下表所示:

      1.4 鍛造

      在鍛造時,由于鋁合金高溫摩擦系數大、流動性差,所以鍛件對裂紋的敏感性強。因此,在選取分模面時,不僅要考慮金屬充滿模膛、取出鍛件、模鍛變形力等因素,特別要考慮變形均勻,以免造成裂紋。

      對于形狀復雜的鍛件,要采用多套模具、多次模鍛的方法,以便由簡單形狀毛坯逐步過渡到復雜形狀鍛件,減少變形的不均勻性。對成形困難部分,在錘上模鍛時應放在上模;在壓力機上模鍛時宜放在下模。

      1.5 潤滑

      在鍛造時,為了減少鋁合金高溫摩擦系數大、流動性差的影響,一般要對錠坯與工具接觸面進行潤滑。鋁合金模鍛一般釆用水與膠狀石墨混合物作為潤滑劑,形狀復雜的模鍛件則加入少許肥皂。也可以用機油加石墨,在配比時,機油量一般為80%~90%,對于大件或形狀簡單的模鍛件,機油量一般為70%~80%。

      1.6 精整

      鍛造后的鋁合金精整,主要是切邊和切除折疊、裂紋和起皮等缺陷,除超硬鋁合金外,都是在冷狀態下進行的。在剪切時,大型模鍛件一般采用鋸床。

      02、鎂合金的鍛造

      由于鎂合金的塑性,在鍛造溫度范圍內受變形速度的影響很大,所以多在壓力機上進行鍛造。鎂合金對拉應力敏感性很強,因此不宜采用鐓粗和平砧上拔長,否則會由于拉應力過大而造成裂紋缺陷。

      對于形狀簡單、總變形程度不超過35%的鎂合金鍛件,可一次模鍛成形。形狀復雜、總變形程度超過40%的鎂合金鍛件,應分兩次或多次成形。

      在鎂合金鍛造時,多采用礦物油(機油或氣缸油)加細石墨粉作為潤滑劑,配比為80:20,或用油酸加石蠟作潤滑劑,配比為90:10。

      鎂合金的鍛造溫度范圍在320~450℃之間。在加熱時,保溫時間不能超過4h,否則會降低鎂合金的塑性和力學性能,因為它在加熱時產生的軟化,不能靠隨后的鍛造和熱處理來補償。

      由于鎂合金的導熱性良好,與冷模接觸時容易冷卻并產生裂紋,所以模具必須預熱,一般要預熱到250~300℃,甚至更高。為了防止切邊裂紋,應在200~300℃熱切邊。

      03、鈦合金的鍛造

      鈦合金具有足夠的塑性,可進行自由鍛、模鍛、擠壓等。它的變形抗力較大,并隨著溫度的下降而急劇升高,由此而造成填充模膛能力差,黏,F象嚴重。

      對于鈦合金坯料上所有的缺陷,必須用車削或磨削的方法清除:自由鍛坯料要去皮3~5mm,擠壓坯料要去皮2~3mm。下料在車床、砂輪切割機、陽極切割機上冷切,也可在剪床上熱切,溫度為750~900℃,但不能用氣割下料。

      加熱鈦合金時,對加熱溫度、加熱速度、保溫時間以及加熱爐內的氣氛等皆有要求,為了減少氧化,在高溫停留的時間應取熱透整個斷面所需的最短時間;鍛造溫度,對干c鈦合金和α+β鈦合金來說,一般應在a+β兩相區內鍛造。

      鈦合金鍛造時,常用的潤滑劑有:膠狀石墨與水的混合物、重油或機油與石墨的混合物、石墨與二硫化鉬的混合物;對加熱溫度較高的鈦合金,可采用玻璃涂層。

      04、銅合金的鍛造

      可以鍛造的銅合金主要有黃銅、青銅和白銅等,對鍛造黃銅的含鋅量一般在32%以下;鋁青銅的含鋁量在8%~10%左右。

      銅合金可以在鍛錘上鍛造,但是變形速度的增加會提高它的變形抗力,所以最好是在壓力機上模鍛。能夠鍛造的銅合金,都可以在擴孔機上軋成環形件。

      在鍛造時,工模具一般都要預熱到200~300℃,以防止坯料熱量散失。模鍛時要潤滑模具,通常是采用膠狀石墨與水或油的混合液作潤滑劑。

      05、鉬和鉬合金的鍛造

      在稀有金屬中,除鉬以外,目前可以進行自由鍛或模鍛的還有鎢、鉭、鈮、鈹、鋯、錸、鍺、釩、銥、鈾和釷等。這些金屬的產品多半要經過鍛造,不是直接鍛成成品,就是中間鍛造成坯料,供其他壓力加工方法使用。

      鉬和鉬合金,生產鍛件的原始坯料有燒結的、擠壓的和鑄錠。鉬和鉬合金的坯料在以氫氣為保護氣體的電阻爐、煤氣爐或感應爐中加熱,在鍛錘或壓力機上進行鍛造。

      為了保證鉬和鉬合金在自由鍛和模鍛時有最低的硬化和最低的變形抗力,最好在1600~1700℃完成,但這么高的溫度,使加熱和加工困難。純度不高的鉬錠,允許一次錘擊的變形程度為16%-20%,而純度更高的鉬錠,變形程度可以增大到60%。

      為了把鉬和鉬合金的坯料拉成細絲,先要用旋鍛機鍛打成拉絲坯料,例如可以將10mmx10mm的燒結方坯鍛打成3mm左右的線坯。旋鍛在1300~1600℃下進行,每次鍛打加工率為10%~16%,開始幾道的鍛打加工率要小些。

      模鍛采用含有石墨的玻璃作潤潛劑,這類潤潛劑絕緣性能很好。

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