四六鐵黃銅筒形件熱反擠壓表面重皮與氣泡缺陷的分析

鍛造 FORGING文章編號:1672-0121(2009)04-0064-03四六鐵黃銅筒形件熱反擠壓表面重皮與氣泡缺陷的分析周有源(寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程系,陜西寶雞721013)摘要:分析了四六鐵黃銅熱反擠壓筒形件表面重皮、氣泡等缺陷與工藝參數之間的關(guān)系及缺陷產(chǎn)生的機理。提岀了選擇合理的加熱溫度、擠壓速度,減少餅料表面缺陷,合理潤滑,嚴格執行工藝操作規程的預防措施,消除了制件缺陷。關(guān)鍵詞:機械制造;缺陷分析;熱擠壓;黃銅件中圖分類(lèi)號:TG379文獻標識碼:B1引言模較小,即適于大批量生產(chǎn),也適于中小批量的生某擠壓件半成品如圖1所示,材料為四六鐵黃產(chǎn)。但在熱反擠壓工序,由于金屬變形復雜,影響其鋼,用熱反擠壓工藝生產(chǎn),后經(jīng)變薄拉深至成品。銅質(zhì)量因素較多,在生產(chǎn)中制件內表面常常出現重皮、餅毛坯尺寸為e1569mm×528mm(直徑x高度)。制氣泡(金屬鼓包)、夾渣、夾灰、敝開(kāi)式裂紋等缺陷,各件表而要求較高,不能有重皮、氣泡等缺陷。圖1所部位缺陷如圖2、圖3、圖4所示。這些缺陷影響了產(chǎn)示擠壓件的加工工藝方法為:用半連續鑄造方法生品質(zhì)量,降低了成品率。只有弄清產(chǎn)生缺陷原因并加產(chǎn)銅錠→切餅→熱反擠壓。該工藝方法設備投資規以消除,才能保證生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。收稿日期:2009-03-22重皮、氣泡的特征作者簡(jiǎn)介:周有源(1960-),男,副教授從事鍛壓工藝與模具設計的21分布區域教學(xué)與研究通過(guò)生產(chǎn)現場(chǎng)的觀(guān)察發(fā)現,重皮與氣泡等缺陷[2]許雯計算機技術(shù)在環(huán)件軋制中的應用門(mén)鍛壓裝備與制造技三維有限元模擬軸承2006,(6)16-19術(shù),2004,39(6:12-155]董仕深李林章,王連生,等塑性泥的試驗研究門(mén)鍛壓技術(shù)3]華林,黃興高,朱春東環(huán)件軋制理論和技術(shù)[M]北京機械工1988,(2):45-47業(yè)出版社,20016俞漢清陳金德金屬塑性成形原理M]北京:機械工業(yè)出版社4]袁銀良,華林錢(qián)東升左治江臺階截面環(huán)件軋制鍛透條件的Finite Element Simulation and Experimental Study on Forged Ring rolling ConditionsTANG Su, XU Shuqin, LIU Jie(Materials Science and Engineering Institute, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi China)Abstract: In order to study the relationship between the ring rolling forging reduction and the permeability,athree-dimensional finite element model of ring-rolling has been set up in the text. Taking the plastic mud as thesimulation material, strain and load stroke curves under different reduction have been obtained Plastic mud ringt billet press-down experiment has been done on electron DNS200 universal testing machine. The small hole staina pacity and load stroke curve have been obtained under differentYH中國煤化工nlts fit the finite ele-H ment simulation well. The relationship between reduction ansis in the actual pro-出 duction.CNMHGKeywords Permeability Ring rolling: Finite element simulationFORGING囅遺重皮(2)附著(zhù)、粘貼類(lèi)6132.74此類(lèi)重皮的特征極為特殊,它是大小不等的不規則片狀重皮(麩皮狀金屬附著(zhù)物)沿輻射線(xiàn)方向區域具有明顯的擦痕,在附近有與該重皮大小近似的表皮缺肉的痕跡缺陷。(3)個(gè)別較深的夾灰、夾渣的裂口、裂縫222氣泡的形態(tài)在缺陷發(fā)生區域有氣泡產(chǎn)生,氣泡一般直徑4.0mm,高度1.5mm左右,形狀為圓形或不規則橢圓圖1擠壓件圖形凸起,個(gè)別為長(cháng)條形、長(cháng)圓形凸起。氣泡周?chē)c金屬連續,表面較為光滑,將這些氣泡在水中刺穿,有少量氣體冒出,故稱(chēng)為氣泡。將氣泡刮開(kāi),泡內有黑色雜質(zhì)粉末存在。對泡內黑色粉末進(jìn)行理化分析,其主要成份為碳或石墨類(lèi)物質(zhì)。對氣泡壁的金屬組織進(jìn)行金相分析未發(fā)現明顯異常。氣泡壁厚一般在0.6mm以?xún)?氣泡表面深度在15mm以?xún)?。圖2擠壓件凸臺周?chē)仄?熱擠壓工藝過(guò)程及參數對餅狀毛坯,利用工頻感應爐加熱至680℃720℃,在水壓機上反擠壓成形,擠壓機工作速度300mm/s,回程速度700mms,潤滑劑:石墨+汽缸油,人工涂抹于模具工作表面。4影響缺陷的因素觀(guān)察與分析圖3擠壓件內底轉角處重皮重皮、氣泡的產(chǎn)生在生產(chǎn)中有一定的隨機性。首先,對檢驗合格的餅料,排除了鑄造缺陷造成冋題的可能。經(jīng)對產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程多次跟班監控,對潤滑油配比,餅料表面粗糙度,模具操作狀態(tài)和潤滑劑涂抹情況,餅料入模溫度,餅料入模到開(kāi)始壓制的時(shí)間,起模時(shí)間,以及制品出模時(shí)內模腔溫度等,進(jìn)行了大量嚴格監控和測量。分析發(fā)現影響因素有:圖4擠壓件壁部重皮(1)與餅料加熱溫度有關(guān)。隨著(zhù)餅料加熱溫度的發(fā)生的部位一般位于制件內表面,且在筒高12以上升,重皮。氣泡出現的概率增大。餅料加熱至工藝下的范圍以?xún)?。距離筒底越近,缺陷點(diǎn)越多,內底轉要求的680℃~720℃時(shí),基本上沒(méi)有發(fā)現重皮、氣泡角處最多。而在底部凸臺上無(wú)缺陷產(chǎn)生,沿圓周方向等缺陷。在料溫較髙,超過(guò)720℃時(shí)就會(huì )出現缺陷無(wú)分布特征,制件外表面極少存在缺陷。料溫越高,缺陷越嚴重。22基本形態(tài)(2)與潤滑劑涂抹有關(guān)。良好、均勻的潤滑可減221重皮的形態(tài)少重皮與氣泡的產(chǎn)生,特別是對擠壓凸模下端面的(1)起皮類(lèi)潤滑具有明顯的彩響。操作者潤滑時(shí)對凸模下端面重皮是一個(gè)方向或三個(gè)方向與基體連成一體,涂抹潤滑劑太少,不均勻,或不給下端面涂抹,僅給其余方向開(kāi)口的金屬分層缺陷。壁部缺陷開(kāi)口朝向凸模中國煤化工包如果間隔幾個(gè)內底,底部缺陷朝向中心。起皮的厚度是由缺陷根部產(chǎn)品CNMHG泡產(chǎn)生的概率及向開(kāi)口處減少,根部最厚一般為03mm-0.5mm,開(kāi)嚴重口處最薄,最嚴重的是凸臺周?chē)纬傻沫h(huán)形、月牙形(3)與壓制速度有關(guān)。水壓機操作系統是手動(dòng)比鍛造FORG|NG例調速閥,速度完全由操作者控制。缺陷的程度還與留在制品表面形成不同形狀的皮下分層、開(kāi)裂和起從餅料入模到壓制結束所用的壓制時(shí)間有關(guān)。對高皮(封閉、半封閉或全開(kāi)放)。在擠壓結束,模具開(kāi)啟溫料壓制時(shí)間越短,即壓制速度越髙,缺陷產(chǎn)生的概時(shí),外部壓力解除,封閉的包覆層內聚集的高壓氣體率越大,嚴重程度越大?；蛞后w在高溫下膨脹而形成氣泡(鼓包),半封閉的為了證實(shí)以上的觀(guān)察結果,將以上幾個(gè)影響因形成了重皮、夾渣、裂縫。這些缺陷一般深度很小,與素分別進(jìn)行工藝試驗,分為擠壓速度變化、涂潤滑鑄態(tài)夾渣形態(tài)均明顯不同叫。劑、不涂潤滑劑三種情況,對50余件產(chǎn)品進(jìn)行了試驗觀(guān)察,結果證實(shí)了前述工藝觀(guān)察結果的正確性。在6防范措施消除高溫料,合理涂抹潤滑、對餅料表而硫碰嚴重的在搞清了重皮、氣泡產(chǎn)生的原因及影響因素后餅料實(shí)施刮修,并嚴格按工藝要求進(jìn)行壓制,未出現考慮到作為擠壓件,該件為大型件,質(zhì)量較大,工件重皮、氣泡缺陷。搬動(dòng)操作者體力消耗大,高溫下工作,工件還需潤滑等,工作條件較差,操作者易出現不嚴格執行操作規5缺陷機理分析程的情況。為此,在生產(chǎn)中加強了工藝培訓與管理,壓制速度高(約300mm/s)產(chǎn)生了極大的塑性變增加了自動(dòng)上下料裝置,嚴格執行工藝規程等。例形能,能量集中在強變形的區域內,使餅料在模內成如:嚴格控制餅料加熱溫度,規范潤澗滑操作規范及潤形時(shí)經(jīng)實(shí)測升溫達200℃以上,平均料溫升高約在滑質(zhì)量要求,嚴格執行水壓機壓制速度要求,加大操150℃左右(四六黃銅融化溫度為1050℃)。例如:餅作人員獎懲力度,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間生產(chǎn)考驗,很少再有料加熱溫度為850℃,快速壓制后形成模內熔化重重皮、氣泡缺陷出現,產(chǎn)品質(zhì)量穩定,生產(chǎn)能夠順利結晶。當壓制速度在200mm/s以下時(shí),料溫升高約進(jìn)行。50℃C~100℃。在壓力機動(dòng)作較慢時(shí),熱量的傳導散發(fā)不致于影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果流動(dòng)速度大,料溫升的7結束語(yǔ)高,金屬的高溫強度隨之下降,內部剪切強度大大降在四六鐵黃銅熱反擠壓中,重皮、氣泡、表面夾低。渣、淺裂紋、淺開(kāi)裂等缺陷與鑄造缺陷有著(zhù)本質(zhì)的區潤滑效果不良(模具表面缺涂或涂層太薄),會(huì )別。選擇合理的加熱溫度、擠壓速度、減少餅料表面使料的表面與模具表面瞬時(shí)粘結、粘滯局部摩擦阻缺陷,采取合理的潤滑,嚴格執行工藝操作規程使力增大。在擠壓的中、后階段,金屬流動(dòng)劇烈且速度上述缺陷完全得以消除,產(chǎn)品質(zhì)量得到保證?？?表面粘滯區的金屬阻滯流動(dòng),且溫度隨模具溫度【參考文獻】驟降,因此,形成了金屬表面與中心部巨大的溫度梯四呂炎,等編鍛壓成型理論與工藝M北京:機械工業(yè)出版社,度和速度梯度。這些局部粘滯形成絕對速度和相對速度死區,與附近的中心區流動(dòng)金屬的變形而形成2]錢(qián)杏軒鋼質(zhì)整體引深藥筒的設計與制造]北京國防工業(yè)出的剪切應力超過(guò)金屬強度而斷裂。此時(shí),未完全燃版社,1988燒的油質(zhì)潤滑劑及殘余物,以及在高壓下封閉壓縮]張衛新李勇等錠腳空心正擠壓成形過(guò)程的數值模擬鍛的氣體迅速流動(dòng)進(jìn)入并填充于斷裂區,當變形臨近壓裝備與制造技術(shù),2007,42(4):49-51結東,金屬流動(dòng)速度下降時(shí)滯流、緩流的金屬又跟閔建成,劉強等銅閥門(mén)溫熱擠壓工藝研究鍛壓裝備與制造技術(shù),2006,41(5):43-45隨流動(dòng),或有表層底部紊流金屬層形成的包覆層均The analysis of Defects on the Surface Lacunas and air bubbleof Hfe62-1 Cylindrical Pressure PartsZHOU YouyuanDepartment of Mechanical Engineering. Baoji Vocational Technology College, Baoji 721013, Shanxi China)Abstract: The relationship between surface lacunas defects, air bubble defects and the technical parameters hasbeen analyzed with the principle which causes the defect中國煤化工 heating temperature,e reasonable extrusion speed, less surface defect, reasonable lubrCNMH Ge should be selectedg in order to remove all the defectsKeywords: Analysis of defects; Hot extrusion; Brass piece