锻压技术：有色合金锻模设计中锻模结构特点

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　　有色合金锻件的锻模与钢锻件的锻模设计原则是一致的，但由于锻件的材质不同，锻模多数采用单型槽，这是因为对有色金属锻造，尤其是铝合金和镁合金，极易在锻件表面形成缺陷，每完成一道工序后，均要求排除表面缺陷，以避免在下一道工序中出现废品。另外，对于轻有色合金模锻时，由于其再结晶速度缓慢，常有不完全再结晶区域的存在，重复加热可提高锻件的内部质量。因此，锻模设计有其特殊的要求。
　　1.锤上和压力机上用的锻模
3 i; r* Q$ W5 r* N　　锤上和压力机上用的锻模通常由上下模块组成。根据锻件结构特点的锻件尺寸精度要求不同，锻件可采用开式模锻或闭式模锻。
( t% E; x3 c7 Q' K7 Z, f! `　　开式锻模，锻模型槽周边带有毛边槽，用以容纳多余金属。开式模锻坯料在模腔中流动过程可分为三个阶段：第一阶段为镦粗阶段，坯料镦粗至与模腔侧壁接触为止；第二阶段主要是金属充填型腔，并有少量金属流入毛边槽；第三阶段是锻件最终成形和将多余金属排挤到毛边仓部中去。在第三阶段中，毛边愈来愈薄，毛边处水平方向的阻力也变得愈大，迫使金属进一步充填型腔深处。最后，多余金属被完全挤入毛边仓部。
　　闭式锻模，金属在闭式锻模内成形时，周边不产生毛边，仅在成形终了阶段出现上下模配合面毛刺。闭式模锻的主要优点是没有毛边消耗，金属在成形时处于三向不均匀压应力状态，对于塑性较差的材料成形，具有特殊的意义。但闭式模锻应尽可能避免尖角形成，以防止锻模在使用时出现变形或断裂。
. A4 H5 f* I/ B9 k$ f" J　　闭式模锻还有其他特殊形式，如正挤压和反挤压。
　　挤压是一种特殊的工艺方法，它主要运用于回转体和轴类锻件。挤压件精度高，甚至能够达到零件的精度和表面粗糙度要求。但也可以作为成形中间坯料的辅助工序，为模锻提供坯料。
( J6 I2 \# I' c& E$ F% V) m　　在我国，由于模锻锤使用还较为普遍，除镁合金不适于锤上模锻外，其余有色金属锻件主要靠模锻锤生产。近些年来等温锻工艺的成熟，解决了钛合金在锤上模锻时变形较困难的问题。
; q: v  {/ j3 r( T　　2.锻模型槽尺寸与收缩率
3 x) A5 J6 w7 h0 ~　　终锻型槽制造的依据是热锻件图，而热锻件图是由冷锻件图加放收缩率得到的。当锻件出模后冷却到室温，锻件必须符合冷锻件图的尺寸要求。因此，掌握锻件的收缩规律对保证锻件的尺寸非常重要。
6 U! I% s) K. l# h) m　　收缩率的大小，不仅与材料有关，而且与锻模的工作温度有关。锻模的工作温度低，则加放的收缩率要大一些。对于铝合金锻件用锻模，若其预热温度和工作温度保持在300～350℃，则收缩率为0.8%；若温度低于250℃，则收缩率不应小于1%。对于镁合金锻件，其收缩率一般为0.7%～0.8%。对于铜合金锻件，其收缩率一般为1.3%～1.5%。对于大多数钛合金来说，收缩率在0.5%～0.7%范围内，对于长度不超过250mm的钛合金锻件，不必考虑终锻温度和模具预热温度的影响，收缩率可取0.6%;对于长度超过250mm的锻件，如终锻温度在850℃以上，模具预热温度在200℃左右，收缩率可取0.7%；终锻温度在850℃左右，模具预热温度为250℃时，取0.6%；终锻温度在850℃以下，而模具预热温度超过300℃时，则取0.5%。
　　对于精密模锻件，收缩率建议按下式确定：
　　Y=(a1*t1-a2t2)*100%
! V# J3 s7 B5 f1 n& P& k6 a9 @　　式中Y—收缩率，%；
% g* F& a" N$ K9 d" \: Z　　α1—由室温加热到终锻温度时锻件材料的平均线膨胀系数，1/℃；
, x% r: Y6 S* Z8 |- m　　t1—坯料从模具内取出时的温度，℃；
　　α2—预热温度下模具材料的线膨胀系数，1/℃；
　　t2—模具预热温度(在锻造过程中应保持不变)，℃。
文章关键词： 锻压