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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(diǎn)

在有色金屬及合金中,鋁合金的鍛件種類(lèi)特別多,可以對鋁合金進(jìn)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(zhù)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(shí),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(shí),在鍛前必須進(jìn)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(shí),需要在擠壓之前對擠壓錠坯進(jìn)行高溫均勻化處理,擠壓后要進(jìn)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(chē)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(chē)床、銑床,有時(shí)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(tài)下進(jìn)行鍛造。鋁合金在加熱時(shí),可以高溫裝爐,加熱時(shí)間一般比較長(cháng),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(guò)高,以免有害氣體(氫等)損壞錠坯表面質(zhì)量或出現過(guò)熱、過(guò)燒。鑄錠加熱至鍛造溫度后,必須進(jìn)行保溫;鍛坯和擠壓坯是否需要保溫則以在鍛壓時(shí)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(huì )引起過(guò)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(shí),由于鋁合金高溫摩擦系數大、流動(dòng)性差,所以鍛件對裂紋的敏感性強。因此,在選取分模面時(shí),不僅要考慮金屬充滿(mǎn)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(jiǎn)單形狀毛坯逐步過(guò)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(shí)應放在上模;在壓力機上模鍛時(shí)宜放在下模。

1.5 潤滑

在鍛造時(shí),為了減少鋁合金高溫摩擦系數大、流動(dòng)性差的影響,一般要對錠坯與工具接觸面進(jìn)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(shí),機油量一般為80%~90%,對于大件或形狀簡(jiǎn)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(tài)下進(jìn)行的。在剪切時(shí),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(jìn)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(cháng),否則會(huì )由于拉應力過(guò)大而造成裂紋缺陷。

對于形狀簡(jiǎn)單、總變形程度不超過(guò)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(guò)40%的鎂合金鍛件,應分兩次或多次成形。

在鎂合金鍛造時(shí),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(shí),保溫時(shí)間不能超過(guò)4h,否則會(huì )降低鎂合金的塑性和力學(xué)性能,因為它在加熱時(shí)產(chǎn)生的軟化,不能靠隨后的鍛造和熱處理來(lái)補償。

由于鎂合金的導熱性良好,與冷模接觸時(shí)容易冷卻并產(chǎn)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(jìn)行自由鍛、模鍛、擠壓等。它的變形抗力較大,并隨著(zhù)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(chē)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(chē)床、砂輪切割機、陽(yáng)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(shí),對加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)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(shí)間應取熱透整個(gè)斷面所需的最短時(shí)間;鍛造溫度,對干c鈦合金和α+β鈦合金來(lái)說(shuō),一般應在a+β兩相區內鍛造。

鈦合金鍛造時(shí),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(huì )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(huán)形件。

在鍛造時(shí),工模具一般都要預熱到200~300℃,以防止坯料熱量散失。模鍛時(shí)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(jìn)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(chǎn)品多半要經(jīng)過(guò)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(chǎn)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(jìn)行鍛造。

為了保證鉬和鉬合金在自由鍛和模鍛時(shí)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(xiàn)坯。旋鍛在1300~1600℃下進(jìn)行,每次鍛打加工率為10%~16%,開(kāi)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(lèi)潤潛劑絕緣性能很好。

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