浅谈锻造过程中常见问题及解决对策

【摘要】：本文主要结合作者自身的多年工作经验，分析了锻造过程中常见的问题以及对应的解决措施，望对锻造行业工作者具有借鉴作用。

【关键词】：锻造；过程；问题；对策

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1.锻造操作的技巧和体会

1.1“铜铁不同炉”的分析及解决方法

铁匠行里的规矩“铜铁不同炉”是什么道理呢？例如，在煤气炉里加热一种小型模锻件，材质为40#钢碳，锻后表面有一些龟裂，经金相观察表明，裂纹是沿晶界扩展的，在晶界上出现了淡黄色的普碳，铜异相-铜相。这就是“铜脆”现象，其实质是渗铜。经了解，该加热炉加热过铜坯料。如果在炉内加热铜，因氧化作用会造成氧化铜。不清除炉内的氧化铜屑，再用同一个炉子去加热钢，氧化铜就可能在高温下还原成熔融状态的铜，渗透到钢的表面，沿奥氏体晶界扩展开。因为铜的强度和熔点都比钢低很多，所以铜的渗扩消弱了钢晶粒间的联系，使被加热的钢在锻造时出现裂纹或报废，故有“铜铁不同炉”的说法。如何消除此现象呢？笔者建议两种方法：（1）加热铜时，在炉底放置一铁皮，加热后抽走，易清理。（2）在加热铜后的炉膛内撒一层食盐（NaCl），待食盐与铜发生反应挥发后，即可使用。

1.2简便快捷的坯料计算

从事锻造专业，计算坯料是一项基本工作。现在算料有人用金属盘，大部分人用计算器（用计算器先是算出体积，再乘以密度，然后数位数，较麻烦、易出错。笔者是这样简便快捷计算的：

G圆＝6.165d2H.其中：d-直径，cm；H-高度，mm；G-质量，kg。

G扁或方＝7.85ABL.其中：宽、高、长度，A、B、L-，cm；G-质量，kg。若密度与7.85有差异，可换算。

1.3用螺帽代替顶尖孔

轴类零件加工，本身成品不需要保留顶尖孔，有时若锻造工艺未考虑到此情怎么办呢？笔者曾遇到过一批轴类零件60多件，锻造毛坯在长度上只加了锻造余量，未加顶尖孔长度。经过考虑，找了一些与机床顶尖相符的螺帽，焊在锻件端部，即刻解决了此事，挽救了一批零件。

2.芯轴拔长及特殊钳子

2.1方摔子

拔长工序是锻造中基本常用的操作方法，熟练地掌握和运用拔长的规则，对提高锻件质量和生产效率是很重要的。拔长时，由于技术水平和锤砧不平等因素，常常锻后的方坯倒棱，使对角线尺寸相差很大，即使用垫铁也可能出现菱形状。若在锻到接近毛坯尺寸后，用方摔子修整，即可保证对角线的误差在要求范围内。方摔子的长度要大于普通摔子，如图1。

图1 方摔子简图

2.2铜合金套筒状零件的锻造

套筒状零件的铜合金锻件，锻造工步：镦粗-冲孔-芯轴拔长-倒角、滚圆。关键在芯轴拔长这一关，一定要打成六方，拔长到所需要的尺寸后，倒角、滚圆，退出芯轴，再把锻件直立在平砧上击平校正，然后将芯轴再插入锻件孔中，在摔子内修整到所需尺寸。这样就不会产生折叠、层皮。

2.3特殊夹持工具（四爪钳子）

锻造离不开钳子，这种夹持工具应有较高强度、良好韧性、适当的弹性和使用范围较广的通用性，例如，圆钳、方钳、槽钳、抱钳、尖嘴钳、专用型钳等。钳子是利用杠杆原理，使用较小的握力（上稍环后握力更省），使钳头给予锻件数倍的夹紧力。还有一种更轻便、灵活、容易现场修改和适应性强的四爪钳子，但由于制造技术要求较高和有关资料未见介绍，至今在我国运用不广。现主要介绍四爪钳子的锻造方法。钳子多用35#～45#碳钢制成，在整个制造和使用过程中，特别注意不应使工具产生淬火状态。

3.有关模锻的几个问题

3.1模锻件高度方向非加工面尺寸不需要加收缩量

将加热后的坯料放到固定的模锻设备上的锻模内，经锻造变形获得锻件的工艺称为模型锻造（模锻）。锻模型腔尺寸一般是零件基本尺寸加上余量，再加上收缩量。实际上，由于各种原因，锻模都打不靠（俗话叫打不到家）。锻件高度方向尺寸大部分处于上差或超上差状态。例如给外贸公司锻制的C型卡，高度方向有尺寸为非加工面，按正常加收缩量后，该尺寸超上差，而装配时与U型卡发生干涉，装不进去，必须每件打磨，增加了工作量。以后再制模时，该尺寸以零件的下差，不加收缩量，完全解决了问题。再者，还有无坐标中心的圆角半径可不加收缩率。薄而宽、细而长的锻件，因在锻模中冷却快，收缩率应适当减小。

3.2模锻件分模线裂纹的分析

模锻件经热处理后，经常因分模线裂纹而出废品，锻造、热处理互相推诿扯皮，不认可废品。经多年的分析摸索，产生分歧后，应将废品的裂纹作高倍分析，看裂纹处是否有氧化物；若有，即可判为锻造所致，若无，就要从原材料和热处理考虑了。

3.3快速消除锻模燕尾裂纹

锻模报废原因很多，而燕尾产生的裂纹是其中之一。在工作中是这样处理的：若裂纹细又不长，可在该处钻一小孔，深度超过裂纹即可。若裂纹又粗又长，则要除掉裂纹再补焊，一定注意预热和保温。

3.4模具的预热

为提高模具的冲击韧性和防止冷模具与坯料接触后产生较大的热应力而导致模具在锻打时被击碎，模具必须预热，温度常在150～300°C之间。常用的预热方法有：（1）红铁预热：将预先加热到1000°C左右的红铁放在上、下模之间，红铁温度及烤模时间以锻模热透，但不使其回火为限。（2）用煤气或天然气喷嘴预热：一般用移动式喷嘴，喷嘴放置于上、下模之间，喷嘴用胶管与气体管道相接。（3）用移动式工频炉加热器预热：预热速度快，温度均匀，如对300mm×300mm×300mm的模块预热至250～300°C只需25～30min，比红铁预热快1.5～2倍。以上的预热方法简单，而且速度快，但也有不足之处，有可能造成模膛局部回火，而降低模膛的硬度。笔者所在单位的预热模具方法，见图2。用专门的模具预热炉（用煤气或者天然气），预热至200～300°C。350mm以下规格的锻模，需要时间4h，350mm以上规格的锻模需预热时间8h。支承模具的炉盖可视需要随意开合，虽然时间较上面几种方法长，但模具温度均匀，尤其是燕尾能够预热到。该预热炉可同时预热350mm×350mm的模块7套，因温度低不好测量，可用滴水法（滴水在烘烤过的模具上，以出现黄点为适宜）掌握预热的温度。还有一种方法是将手指深入锻模起吊孔内，凭感觉达到烫手即可。

图2模具预热炉

【参考文献】：

[1]编审委员会.上海市第一机电工业局工人技术教育读本（锻工）[M].北京：机械工业出版社，1985：164-183.

[2]马骏，温嘉兴.锻工问答[M].太原：山西人民出版社，1981：80-81.

[3]张志文.锻造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1983：139-140.