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鋁合金鍛件折迭與裂紋的控制
來(lái)源：中國(guó)鋁材信息網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2007/9/7 8:49:03
山西柴油機(jī)廠 李志廣　杜成平
    摘要  針對(duì)三通閥、軸承蓋、油堵3種類型的鋁合金模鍛件，在生產(chǎn)中出現(xiàn)的折迭與裂紋的質(zhì)量缺陷，進(jìn)行了分析，并相應(yīng)提出技術(shù)措施加以改進(jìn)，取得了滿意的效果。并總結(jié)歸納出預(yù)防鋁合金模鍛件產(chǎn)生折迭與裂紋的六點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。
    關(guān)鍵詞 鋁合金 折迭 裂紋 質(zhì)量控制 鍛模
1 引 言
　　鋁合金模鍛件因其具有比重小、導(dǎo)熱性好、導(dǎo)電性能高及耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛用于中、高強(qiáng)度有一定要求的零部件。鋁合金加熱模鍛的工藝特點(diǎn)是流動(dòng)性差，塑性較低，導(dǎo)熱性良好，鍛造溫度范圍窄，始、終鍛溫度要求嚴(yán)格，加熱模鍛的性能特點(diǎn)是鋁合金不產(chǎn)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，主要依靠正確控制鍛造力學(xué)參數(shù)改善金屬組織，使金屬流線均勻連續(xù)地沿鍛件外形分布以提高機(jī)械性能；加熱模鍛的質(zhì)量特點(diǎn)是鋁合金極易產(chǎn)生折迭與裂紋兩大質(zhì)量缺陷。其中折迭可減少零件的承載面積，服役時(shí)極易產(chǎn)生應(yīng)力集中而成為疲勞失效源，危害很大，折迭廢品約占鍛件廢品總數(shù)的70％～80％；裂紋危害更大，裂紋廢品約占鍛件廢品總數(shù)的5％～10％。
2 折迭與裂紋的實(shí)例分析
   2.1 三通閥折迭的分析
　　如圖1所示的三通閥鍛件，材料為L(zhǎng)Y11或LD10，下料尺寸為φ50mm×55mm或40mm×40mm×69mm，重0.29kg，鍛造時(shí)產(chǎn)生折迭。從鍛件宏觀上可以看出，中間部分的折迭是由兩股流動(dòng)的金屬對(duì)流匯合而造成的，而φ23mm與中間部分過(guò)渡處的折迭是由一部分金屬的局部變形被壓入到另一部分金屬內(nèi)而形成的，同時(shí)還有一股金屬急速流動(dòng)將鄰近的表層金屬帶著流動(dòng)而形成的，另外在折迭處有一定的氧化現(xiàn)象。
    2.1.1 折迭產(chǎn)生的原因
　　坯料橫截面尺寸大，制坯形狀不合理，局部壓入式成形，模具模膛過(guò)渡處圓角半徑較小，操作時(shí)一次壓下量太大。
圖1 三通閥鍛件
    2.1.2 消除折迭的方法
　　將模具模膛的模鍛斜度由5°增大到7°；將模膛φ23mm與鍛件過(guò)渡處的圓角半徑由R3mm增大到R8mm；將鍛件易折迭部分模膛處的制造拋光方向順著金屬流動(dòng)方向進(jìn)行；將模膛表面粗糙度值Ra=1.6μm減小到Ra=0.4μm；將坯料制坯尺寸變?yōu)?8mm×58mm×74mm，在鍛件終鍛成形時(shí)按先輕后重的方式進(jìn)行操作，并適當(dāng)?shù)貪?rùn)滑上模模膛。
   2.2 軸承蓋裂紋的分析
　　如圖2所示的492Q汽油機(jī)軸承蓋鍛件，材料為L(zhǎng)Y11的擠壓棒料，下料尺寸為φ70mm×120mm，重1.3kg。當(dāng)沿坯料軸向鐓粗制坯后再終鍛，在鍛件坯料軸線45°方向產(chǎn)生宏觀斜裂，裂紋開口角度為30°～50°。
圖2 汽油機(jī)軸承蓋鍛件
    2.2.1 裂紋產(chǎn)生的原因
　　擠壓鋁棒料具有明顯的各向異性，其中縱向機(jī)械性能明顯高于橫向機(jī)械性能(縱向韌性最大，而橫向韌性最小)。在終鍛開始時(shí)在三向應(yīng)力不等的情況下或非三向壓應(yīng)力的作用下，存在最大剪應(yīng)力，易造成坯料晶粒間聯(lián)系破壞，不利于滑移變形的發(fā)展，變形能力差而產(chǎn)生斜裂。同時(shí)因變形不均而引起的附加應(yīng)力和溫度不均產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，變形大的部分和變形小的部分相互作用，拉應(yīng)力超出該部分強(qiáng)度時(shí)便產(chǎn)生開裂。
     2.2.2 消除裂紋的方法
　　嚴(yán)格控制始、終鍛溫度，減少坯料裝爐數(shù)量，縮短坯料出爐到鍛造的時(shí)間，當(dāng)坯料在加熱一定的時(shí)間后進(jìn)行翻動(dòng)；利用擠壓坯料沿軸向韌性好、塑性好的特點(diǎn)，沿坯料徑向即垂直于纖維方向鍛造壓扁制坯，然后終鍛。
     2.3 油堵折迭與裂紋的分析
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