模锻技术提高锻模使用寿命

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-12切断模膛图5-12切断模膛图5-13带有飞边槽和冲孔连皮的模锻件1—冲孔连皮；2—锻件；3—飞边；4—分模面。同时可以减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。

5.2.4.1　模锻及其特点

模型锻造简称模锻，是指将加热后的金属坯料放在与成品形状、尺寸相同的模膛中使其产生塑性变形，从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。与自由锻相比，模锻具有以下特点：

（1）模锻件形状和尺寸精度高，表面质量好，加工余量小，节省金属材料。

（2）模锻件力学性能高，使锻件内部的锻造流线比较完整。

（3）生产率高，操作简单，易于实现自动化。

（4）模锻设备精度要求较高，吨位要求较大，锻模结构比较复杂，成本高，生产准备周期较长。

因此，模锻适用于中、小型锻件的成批及大量生产，在汽车、拖拉机、飞机制造业中应用广泛。

5.2.4.2　模锻的类别

模锻按使用设备不同，可分为锤上模锻、压力机上模锻和胎模锻等。

1. 锤上模锻

锤上模锻是指将锻模装在模锻锤上进行锻造，特别适用于多模膛模锻，能完成多种变形工序，是目前我国锻造生产中使用最为广泛的一种模锻方法。

锤上模锻所用设备为模锻锤，模锻锤产生的冲击力使金属变形。图5-9为常用的蒸汽-空气模锻锤示意图，它的砧座3比相同吨位自由锻锤的砧座约大1倍，并与锤身2连接成一个刚性整体。由于模锻生产要求精度较高，所以模锻锤的锤头与导轨之间间隙比自由锻锤小，且机架与工作台为整体结构，使锤头运动精度高，保证上、下模合模准确。由操作者操纵踩踏板带动操纵系统控制锤头行程及打击力的大小。

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图5-9　蒸汽—空气模锻锤

1—操作机构；2—锤身；3—砧座；4—踏杆；5—下模；6—上模；7—锤头。

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蒸汽—空气模锻锤

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图5-10　锤上模锻锻模示意图

1—锤头；2—上模；3—飞边槽；4—下模；5—模垫；6，7，10—楔铁；8—分模面；9—模膛。

锤上模锻所用的锻模如图5-10所示。带有燕尾的上模2和下模4分别用楔铁10和7固定在锤头1和模垫5上，模垫用楔铁6固定在砧座上。上模2随锤头做上下往复运动。上下模合在一起，其中部形成完整的模膛。模膛根据功能不同分为制坯模膛和模锻模膛。

1）制坯模膛

对于形状复杂的模锻件，为了使坯料的形状接近模锻件形状，使金属合理分布和充满模膛，则必须先在制坯模膛内制坯。制坯模膛常见的有拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛等，如图5-11所示。

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图5-11　常见的制坯模膛

（1）拔长模膛，用来减小坯料某部分的横截面面积，以增加该部分的长度。

（2）滚压模膛，在坯料长度基本不变的前提下，用滚压模膛可以减小坯料某部分的横截面面积，以增大另一部分的横截面面积。

（3）弯曲模膛，对于弯曲的杆类模锻件，须采用弯曲模膛来弯曲坯料。

（4）切断模膛，在上模与下模的角部组成一对刀口，用来切断金属，如图5-12所示。

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图5-12　切断模膛

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图5-13　带有飞边槽和冲孔连皮的模锻件

1—冲孔连皮；2—锻件；3—飞边；4—分模面。

2）模锻模膛

模锻模膛是用来把毛坯锻成所需要的或接近于锻件外形和尺寸的模膛，分为终锻模膛和预锻模膛两种类型。

（1）预锻模膛，其作用是使坯料先变形到接近锻件的形状和尺寸，再进行终锻时，金属变形量较小，容易充满终锻模膛。同时可以减少终锻模膛的磨损，延长锻模的使用寿命。预锻模膛使制坯后的坯料进一步变形，使其形状更接近锻件图。

（2）终锻模膛，其作用是使坯料最后变形到锻件所要求形状和尺寸，因此模膛形状应和锻件形状相同。由于锻件冷却时要收缩，终锻模膛尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量（钢件收缩量取1.5%）。另外，沿模膛四周设有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。锻件上的通孔，不能靠上、下模突起的部分完全成型，终锻后会在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮，如图5-13所示。把冲孔连皮和飞边冲掉后，才能得到有通孔的模锻件。

根据模锻件复杂程度的不同，所需变形的模膛数量不等，可将锻模设计成单膛锻模或多膛锻模。多膛锻模是在一副锻模上具有两个或者两个以上的模膛，如弯曲连杆模锻件的锻模即为多膛锻模，如图5-14所示。

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图5-14　弯曲连杆锻件的锻模

1—原始坯料；2—拔长；3—滚压；4—弯曲；5—预锻；6—终锻；7—飞边；8—锻件；9—切边凹模；10—切边凸模；11—拔长模膛；12—滚压模膛；13—终锻模膛；14—预锻模膛；15—弯曲模膛。

2. 压力机上模锻

锤上模锻操作简便，工艺适应性广，但锻造时振动及噪声大，劳动条件差，蒸汽做功效率低，能源消耗大。而压力机上模锻则消除了上述缺点，成为一种先进的模锻设备。生产上常用的压力机有摩擦压力机、曲柄压力机和平锻压力机等。

3. 胎模锻

胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具生产锻件的一种锻造方法。胎模锻介于自由锻与模锻之间，汲取了两种锻造方法的优点。胎模锻通常先在自由锻设备上制坯，然后将锻件放在胎模中用自由锻设备终锻成形，形状简单的锻件也可直接在胎模中成形。锻造时胎模置于自由锻设备的下砧上，用工具夹持住进行锻打。

模锻技术提高锻模使用寿命

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