模型鍛造是使金屬坯料在上、下鍛模的模膛內被迫塑性流動成型,從而獲得與模膛形狀相符的鍛件,簡稱模鍛。按照鍛模的固定類型,可分為固定模鍛造和胎模鍛造兩種。
1. 固(gu)定模鍛造
如圖3-1所示,鍛(duan)模(mo)(mo)由上(shang)模(mo)(mo)和(he)下(xia)模(mo)(mo)組成(cheng),分(fen)別固定在模(mo)(mo)鍛(duan)錘的(de)錘頭(tou)和(he)砧座上(shang),上(shang)、下(xia)模(mo)(mo)的(de)對(dui)準主要是用模(mo)(mo)鍛(duan)錘來保證(zheng)。鍛(duan)造時,加(jia)熱(re)好的(de)坯料放(fang)在下(xia)模(mo)(mo)膛(tang)中,錘頭(tou)帶動上(shang)模(mo)(mo)進(jin)行鍛(duan)擊,使金(jin)屬(shu)流動并充滿(man)模(mo)(mo)膛(tang)而形成(cheng)鍛(duan)件,多余的(de)金(jin)屬(shu)被壓入飛邊槽內形成(cheng)飛邊,模(mo)(mo)鍛(duan)后再將它切除。
模(mo)鍛形狀復雜(za)的(de)零件(jian)時,需(xu)要用開有幾(ji)個模(mo)膛(tang)的(de)多(duo)模(mo)膛(tang)進行模(mo)鍛,使(shi)坯料在(zai)幾(ji)個模(mo)膛(tang)中(zhong)逐(zhu)步成型,最后在(zai)終鍛模(mo)膛(tang)中(zhong)鍛成所需(xu)形狀。
固(gu)定模鍛造設備除了模鍛錘外,還有各種壓力(li)機(ji)。
固(gu)定模(mo)鍛造具有生產率高、鍛件質(zhi)量好、形狀可以較復(fu)雜以及節省金(jin)屬(shu)材料(liao)等優(you)點,是模(mo)鍛的(de)(de)基本方法。但是它需要昂貴的(de)(de)模(mo)鍛設(she)備(bei)和鍛模(mo),鍛件的(de)(de)大(da)小受到模(mo)鍛設(she)備(bei)噸位的(de)(de)限制。因此僅適用于大(da)批量生產中、小型鍛件,一般(ban)在150kg以下(xia)。
2. 胎模鍛造
如圖(tu)3-2所示,模鍛時,下模放(fang)在下砧(zhen)座上(shang),加熱的坯料放(fang)在下模膛(tang)內,依靠導(dao)銷定位把上(shang)模合上(shang),用錘頭鍛擊上(shang)模而使鍛件(jian)成型。
胎(tai)模(mo)(mo)(mo)鍛(duan)(duan)造是在(zai)自由(you)鍛(duan)(duan)設(she)備(bei)上進行的,不需要(yao)(yao)模(mo)(mo)(mo)鍛(duan)(duan)設(she)備(bei),所用鍛(duan)(duan)模(mo)(mo)(mo)也較(jiao)簡單,生產(chan)率較(jiao)高,鍛(duan)(duan)件質量(liang)較(jiao)好(hao),能節省金屬(shu),降(jiang)低成本。但一(yi)般(ban)胎(tai)模(mo)(mo)(mo)鍛(duan)(duan)造時,上、下模(mo)(mo)(mo)要(yao)(yao)人工搬動,勞動強度大,影(ying)響(xiang)生產(chan)率進一(yi)步提高,故在(zai)中、小批生產(chan)小型(xing)鍛(duan)(duan)件時得(de)到廣(guang)泛(fan)應(ying)用。
在絕大多(duo)數實際的(de)(de)(de)閉模鍛造(zao)操(cao)作中,工(gong)件材料(liao)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)要(yao)比模具(ju)高一(yi)些(xie)。應(ying)變(bian)對(dui)(dui)屈服應(ying)力的(de)(de)(de)影(ying)響是(shi)(shi)微不足道的(de)(de)(de),但是(shi)(shi)對(dui)(dui)變(bian)形速度(du)的(de)(de)(de)影(ying)響卻變(bian)得越來越重(zhong)要(yao)。因此,絕大多(duo)數金屬(shu)(shu)在再結(jie)晶溫(wen)度(du)以上進行(xing)熱鍛時(shi),屈服應(ying)力對(dui)(dui)于變(bian)形速度(du)的(de)(de)(de)依(yi)賴程度(du)很明顯因不同的(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)和合金而有所不同。在室(shi)溫(wen)下,絕大多(duo)數金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)變(bian)形速度(du)對(dui)(dui)屈服應(ying)力的(de)(de)(de)影(ying)響是(shi)(shi)十分(fen)微小(xiao)的(de)(de)(de)。
在鍛造過(guo)程中,使(shi)金(jin)(jin)屬(shu)變(bian)(bian)形(xing)(xing)所(suo)(suo)需(xu)要的(de)壓力是(shi)(shi)顯著(zhu)不同的(de),這取決于(yu)(yu)模具對(dui)工(gong)件的(de)相對(dui)密封程度(du)(du)。隨著(zhu)密封程度(du)(du)的(de)提高(gao),摩擦力迅速(su)增(zeng)加,而(er)且當(dang)工(gong)件溫度(du)(du)高(gao)于(yu)(yu)模具溫度(du)(du)時(shi),就會發(fa)(fa)生(sheng)熱(re)傳導(dao),致(zhi)使(shi)坯料表面急冷。這兩個因(yin)素都(dou)會增(zeng)加鍛造壓力。很明顯,鍛造過(guo)程中金(jin)(jin)屬(shu)發(fa)(fa)生(sheng)的(de)變(bian)(bian)化受到(dao)了完成塑性成型所(suo)(suo)必需(xu)時(shi)間的(de)影(ying)響。因(yin)此,重要的(de)是(shi)(shi)要認(ren)識(shi)到(dao),不同類型設備的(de)基本差別就在于(yu)(yu)鍛造速(su)度(du)(du)或者說變(bian)(bian)形(xing)(xing)速(su)度(du)(du)的(de)不同。例(li)如,空氣錘使(shi)金(jin)(jin)屬(shu)產(chan)生(sheng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)時(shi)的(de)速(su)度(du)(du)是(shi)(shi)水壓機的(de)100倍。
用(yong)空氣(qi)錘和螺旋(xuan)壓力機鍛造(zao)金(jin)屬在(zai)快速的(de)(de)變(bian)形過程中,多半(ban)會(hui)出現(xian)顯(xian)著的(de)(de)溫(wen)(wen)升。在(zai)一般的(de)(de)壓力鍛造(zao)時(shi),金(jin)屬溫(wen)(wen)升通常是非常不明顯(xian)的(de)(de)。在(zai)鍛造(zao)帶(dai)有氧(yang)化(hua)皮的(de)(de)鋼和其他(ta)合金(jin)時(shi),使用(yong)空氣(qi)錘很有好處。
因(yin)為空氣錘的反復錘擊作用(yong)可使氧化(hua)皮(pi)疏松,因(yin)而能夠很容易(yi)地(di)將其從模(mo)腔里清除(chu)出去。在使用(yong)壓(ya)力機鍛(duan)造時,氧化(hua)皮(pi)經常被壓(ya)入(ru)工件表面,所以(yi)很難從模(mo)具凹(ao)槽內清除(chu)掉。