根據活節螺栓的結構特點,本試驗我們采用頂鐓成形,亦稱鐓頭。即將坯料端頭的一部分材料由軸向壓縮轉為橫向擴展的一種鐓鍛工序,如圖4。雖直徑為Υ14的坯料長度為76mm,但參加變形的部
分卻為33 mm,在上模與下模間逐漸被壓縮變形為Υ20的球體,如圖4。因此,頂鐓的變形本質與特點與鐓粗工序完全相同,其出現質量問題的原因及預防方法也應該與鐓粗工序相同。即一次鐓粗部分坯料的高徑比不能大于2.5,否則,要分多次鐓粗,該試驗,坯料的高徑比為2.36,所以選擇一次成形。另外,頂鐓的坯料,要求端部平齊,沒有飛邊、裂紋和折疊等,并要求整個切斷件具有對稱性,體積相差不大。因此,不能采用剪床下料,這樣,可避免在頂鐓過程中產生縱向彎扭。
鐓鍛設備的選擇
鐓鍛成形要求上下模具同軸、對正,配合精度要求很高,設備上要有卸料裝置。由于螺栓是在凹模中成形,需要有在上模離開工件之后將工件頂出的頂料機構。根據我公司現有設備情況,選擇160 t摩擦壓力機最為合適。鐓鍛后,選用60 t沖床切邊。
鐓鍛溫度的選擇
該課題,我們首先進行了熱鍛成形試驗,始鍛溫度:1 250℃ ,終鍛溫度≥ 800℃ ,只要坯料長度合適,成形效果是很好的。但是,由于熱鍛溫度高,致使螺栓表面粗糙,氧化嚴重,球形頭部非加工表面質量不好。從節省能源、改善表面質量出發,我們又進行了溫鍛試驗。溫鍛是在冷鍛基礎上發展起來的一種少無切削塑性成形新工藝。它在一定程度上兼備了冷鍛與熱鍛的優點,就是將坯料加熱到比熱溫度低的某一溫度進行鐓鍛。鐓鍛溫度的選擇,除了塑性較低的材料需要考慮塑性指標的變化外,主要是考慮溫度對材料流動應力的影響。最好是選擇在流動應力較小的溫度或者越過較大流動應力的溫
度進行鍛造。
對于碳鋼,在300℃左右,流動應力有回升現象,這就是藍脆現象。在藍脆溫度范圍內,材料的塑性較差。過了藍脆區,σb下降較為劇烈。到800℃約為100 MPa,與此同時,塑性指標明顯上升。為了降低變形力,避免坯料氧化、脫碳,溫碳溫度一般不應高于800℃。
根據工藝試驗,在600～ 800℃范圍內鐓鍛,螺栓表面光滑,沒有出現明顯的脫碳層。螺栓表面硬度比原材料及熱鍛件硬度高出許多(見表2所示),但硬度值并不影響機械加工。因此,選擇溫鍛溫度范圍在600～ 800℃。
模具材料的選用及模具有的使用
對溫鍛模具工作部分的材料有下列要求:
1)具溫升以后,材料的屈服強度應高于溫鍛時作用在模具工作部分上的單位壓力;
2)材料應具有足夠的耐磨性,特別是高溫耐磨性;
3)材料應有足夠的韌性,以便防止裂紋產生。
此外,希望熱膨脹率要小,導熱率大,比熱大。模具有600℃以上連續工作時,硬度急劇下降,強度顯著降低,從而影響模具壽命。因此,要使模具的工作部分溫度保持在200℃左右,就可以進行連續生產而不失去原有的性能。
在批量生產時,可以在每次溫鍛以后,用壓縮空氣冷卻模具的工作部分,并增加每次溫鍛之間的間隔時間?；蚋粢淮涡谐趟鸵淮瘟?這樣就可以有充分的時間使模具冷卻。
