|
將坯料加熱后放在上、下鍛模的模膛內，施加外力，使坯料在模膛所限制的空間內產生塑性變形，從而獲得與模膛形式相同的鍛件，這種鍛造方法稱為模鍛，是鍛造工藝的一種。
一、模鍛設備與工藝過程
模鍛設備有模鍛錘、平鍛機、曲柄壓力機、摩擦壓力機、模鍛水壓機等多種，其中模鍛錘應用最廣泛。
模鍛錘的砧座比自由鍛的砧座大得多，而且砧座與錘身連成一個封閉的整體，錘頭與導軌之間的配合也比自由鍛精密，錘頭的運動精度高，錘擊能夠保證上下模對準。
模鍛時上模和下模分別安裝在綞頭下端和砧座上的燕尾槽內，用楔形鐵對準和緊閎。圖1所示是單模膛模鍛工作示意圖。
圖1 單模膛模鍛工作示意圖
1—砧座 2—楔鐵 3—模座 4—楔鐵 5—下模 6—坯料 7—上模 8—楔鐵 9—錘頭 10—坯料 11—帶飛邊的鍛件 12—切下的飛邊 13—成形鍛件
鍛模由熱作模具鋼加工制成，具有較高的熱硬性、耐磨性和耐沖擊性能。模膛內與分模面垂直的面都有5°~10°的斜度，稱為模鍛斜度，其作用是便利鍛件出模；所有面與面之間的交角都要做成圓角，以利于金屬充滿模膛及防止由于應力集中使模膛開裂。
為了防止鍛件尺寸不足及上下鍛模沖撞，以及有利于坯料充滿模膛，模鍛件在下料時，除考慮燒損量及沖孔損失外，還應使坯料的體積稍大于鍛件。模膛的邊緣也加工出容納多余金屬的飛邊槽，在鍛造過程中，多余的金屬即存留在飛邊槽內，鍛后再用切邊模將飛邊切除。
同樣，帶孔的鍛件不可能將孔直接鍛出，而是留有一定厚度的沖孔連皮。鍛后再將連皮沖除。
根 據模鍛件的復雜程度和設備條件，鍛模可分為單膛鍛模和多膛鍛模兩種。單膛鍛模是在一副鍛模上只具有一個模膛，多膣鍛模是在一副鍛模上具有兩個以上模膛。對 于形狀復雜的鍛件，要經過制坯、預鍛、終鍛等過程才能成形，最后還有切邊等工序。圖2所示是采用多模膛鍛模鍛造彎曲連桿的過程。
圖2 多模膛鍛模及鍛件成形過程
1—鍛件 2—零件圖 3—延伸模膛 4—滾壓模膛 5—終鍛模膛 6—預鍛模腌 7—彎曲模膛 8—坯料 9—延伸坯料 10—滾壓坯料 11—彎曲坯料 12—預鍛坯料 13—帶飛邊鍛件
二、 模鍛的特點與應用
與自由鍛相比，模鍛有如下特點：
1）模鍛時，金屬的變形是在模膛內進行，能較快獲得所需的形狀，生產效率髙。
2）鍛件尺寸精確，加工余量小。
3）可以鍛造出形狀復雜的鍛件。
4）模鍛生產比自由鍛生產節省金屬材料，減少切削加工量，降低零件成本。 由于受模鍛設備噸位的限制，模鍛件質量不能太大，一般在150Kg以下；制造鍛模成本很髙，適合于小型鍛件的大批量生產。
三、 鍛件缺陷的形成及預防
1. 加熱時產生的缺陷
（1）氧化 氧化是金屬坯料在加熱時與爐中氧化性氣體發生反應生成氧化物的現象。 氧化會使材料燒損，嚴重時危害鍛件質量。加熱溫度愈高、時間愈長，氧化愈嚴重。嚴格控制爐溫、快速加熱、向爐內送入還原氣體（一氧化碳，氫氣）采用真空加熱是減少氧化的有力措施。
（2）脫碳 脫碳是加熱時坯料表層的碳與氧等介質發生化學反應造成表層碳元索降低的現象。脫碳會使表層硬度降低，耐磨性下降。如脫碳層厚度小于機械加工余量，對鍛件不 會造成危害；反之則會影響鍛件質量。采用快速加熱、在坯料表層涂保護涂料、在中性介質或還原性介質中加熱都會減緩脫碳。
（3）過熱 過熱是金屬坯料加熱溫度超過始鍛溫度，并在此溫度下保持時間過長，而引起金屬晶粒迅速長大的現象。過熱會使坯料塑性下降，鍛件力學性能降低。嚴格控制加熱溫度，盡可能縮短高溫階段的保溫時間可防止過熱。
（4）過燒 過燒是坯料加熱溫度接近金屬的固相線溫度，并在此溫度下長時間停留，金屬晶粒邊界出現氧化及形成易熔氧化物的現象。過燒后，材料的強度嚴重降低，塑性很差，一經鍛打即破碎成廢料。因此，鍛造過程中要嚴格防止出現過燒現象。
（5）裂紋 大型鍛件加熱時，如果裝爐溫度過高或加熱速度過快，鍛件心部與表層溫度差過大，造成應力過大，從而導致內部產生裂紋。因此，對于大型鍛件的加熱，要防止裝爐溫度過高和加熱速度過快，一般應采取預熱措施。
2. 冷卻時產生的缺陷
（1）外形翹起 鍛造過程中如果冷卻速度較快等因素，造成內應力過大，會使鍛件的軸心線產生彎曲，鍛件即產生通曲變形。對于一般的翹曲變形是可以校正過來的，但要增加一道修整工序。
（2）冷卻裂紋 鍛后快速冷卻時應力增大，且金屬坯料從高塑性趨向低塑性，如果應力過大，會在鍛件表面產生向內延伸的裂紋。深度較淺的裂紋是可以清除掉的，但若裂紋的深度超過加工余量時，鍛件便成為廢品。
此外，不恰當的冷卻還會使鍛件的表面硬化，給切削加工帶來困難。除以上兩種缺陷外，鍛造過程中還會產生一些其他缺陷，如模鍛時由于合模定位不準等原因，造成沿分型面的上半部相對于下半部的"錯差"。通過必要的質量檢査和缺陷分析，可以找到減少或防止鍛件缺陷、提高鍛件質量的途徑。
|
