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    鍛造沖孔過程中常見的缺陷和對策
    發布時間:2016-09-14    文章來源:    瀏覽次數:7126

        在坯料上鍛制出透孔或不透孔的工序稱為沖孔。沖孔分為開式沖孔和閉式沖孔。開式沖孔又分為實心沖子沖孔和空心沖子沖孔。本文介紹實心沖子開式沖孔過程中常見的缺陷和對策。

        沖孔過程中的主要缺陷是“走樣”、側表面裂紋、內孔圓角處裂紋和孔沖偏等。

        所謂“走樣”是指開式沖孔時坯料高度減小,外徑上小下大,而且下端面突出,上端面凹進等現象?!白邩印焙土鸭y等缺陷是與沖孔時的受力和變形情況有關的。

        沖孔時沖頭下部的A區金屬是直接受力區,其周圍的B區金屬是間接受力區A區金屬的的變形可看做是環形金屬包圍下的鐓粗,A區金屬被壓縮后高度減小,橫截面積增大,向四周徑向外流,但受到環壁的限制,故處于三向受壓的應力狀態,其應力應變簡圖如圖4-31所示。B區之受力和變形主要是由于A區的變形引起的。A區金屬徑向外流時,使B區金屬徑向受壓,切向受拉,在高度方向,A區金屬向下流動時,借助剪切應力對B區金屬有一個拉縮作用。愈靠近內側受拉縮愈嚴重。沖孔時D/d愈小,即B區愈薄時,拉縮和走樣愈顯著。但是,如果B區很厚,即D/d很大時,B區外側的σ1、σ2、σ3均很小,可能處于彈性狀態,僅內側發生塑性變形,這時B區的內側金屬徑向被壓縮,高度可能增大,猶如打硬度一樣,“走樣”很小。
        低塑性材料開式沖孔時,外側表面裂紋的產生就是由于A區金屬向外流動時B區的外徑被迫地擴大,使外側金屬受到切向拉應力,當超過金屬當時的強度極限時,便產生裂紋破壞。沖孔時D/d愈小,即B區愈薄時,最外層金屬受到的切向拉應力和拉應變愈大,故愈易產生裂紋。
        由以上分析可見,開式沖孔時D/d太小是不好的,會產生“走樣”過大和裂紋,故生產中常取D/d=3,也有些廠取D/d≥(2.5~3)。
        沖孔時內孔圓角處的裂紋是由于此處溫度降低較多,塑性較低,加之沖子一般都有錐度,當沖子往下運動時,此處便被脹裂。因此,沖子的錐度不宜過大,當沖低塑性材料時,如Cr12型鋼,不僅要求沖子錐度較小,而且要經過多次加熱逐步沖成。
        大型鍛件在水壓機上沖孔時,當孔徑大于φ450mm時,一般采用空心沖頭沖孔,這樣可以減小B區外層金屬的切向拉應力,避免產生側表面裂紋,并能除掉錠料中心部分質量不好的金屬。
        沖孔過程中的另一個問題是孔沖偏??灼鹂讻_偏的原因很多,如沖子放偏,環形部分金屬性質不均,沖頭各處的圓角、斜度不一致等,均可使孔沖偏。原坯料愈高,愈容易沖偏。因此沖孔時,坯料高度H0一般小于直徑D0,在個別情況下,采用H0/D0≤1.5。
        沖頭的形狀對沖孔時金屬的流動有很大影響,例如錐形沖頭和橢圓形沖頭均有助于減小沖孔時的“走樣,但這樣的沖頭很容易將孔沖歪,因此,自由鍛沖孔時,沖頭一般用平頭,在轉角處取不太大的圓角。
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