精密模锻的变形温度和精度介绍

一、精密模锻的变形温度

加热是精密模锻工艺中的重要环节。精密模锻经常在高温和中温下进行。

1.高温精密模锻

要防止加热时毛坯表面产生严重的氧化与脱碳，可以在少、无氧化敞焰加热炉或其够有效控制气氛的加热炉中加热。要防止热锻件冷却过程中发生二次氧化，可在有保护的装置中进行冷却；也可以把锻件有次序地分放在有格子的砂箱中，当需要缓慢冷却时，司把锻件放在热砂箱或石棉粉中冷却。

2.中温精密模锻

降低加热温度，可以防止强烈的氧化与脱碳，只要具有足够的塑性和适当的变形抗力，也可以达到精密模锻的目的。中温精密模锻便是在未产生强烈氧化的温度范围内，加热并进行模锻的方法。如图8—4所示是458钢的高温强度极限和高温氧化性能曲线。可见，强度极限从500℃开始急剧下降，到600度降为室温时的一半。600度以上强度极限较低，都可进行模锻成形。所以458钢在600875℃范围内，既有较低的变形抗力，又无强烈氧化，可使锻件达到较高的尺寸精度和表面光洁程度。在温锻条件下，模具工作温度一般在400度左右，高速钢比较适合用作温锻模具材料。

二、精密锻件的精度

影响精密模锻件精度的因素主要有：毛坯体积偏差、模具和锻件的弹性变形、模具和毛坯(锻件)的温度波动、模具精度以及设备精度等。设计锻件图时，只需要确保主要部位的尺寸准确，不需要也不应该要求所有的尺寸都准确。这是因为毛坯的尺寸以及成形中的许多因素不可能准确地控制，而塑性变形是遵守体积不变条件的，必须利用某些部位的较宽松要求来调节这些误差。

1.毛坯体积偏差

对于开式精密模锻，毛坯体积偏差一般不影响锻件的尺寸偏差。但在闭式精密模锻中，假设模膛的水平尺寸不变和不产生飞刺，则毛坯体积偏差将引起锻件高度尺寸的变化。毛坯体积产生偏差的原因：一是下料不准确；二是加热时各毛坯烧损程度不一致。因此，要提高锻件精度，便要提高下料精度和改善加热情况。目前精密下料可使毛坯的重量偏差控制在1％以内(一般下料方法为3％～5％以上)。其次，在锻件图和工艺设计时，应根据毛坯体积可能的变化范围采取适当的措施。例如增大锻件某一方向尺寸公差；或采用开式模锻使多余金属流入飞边槽；对某些带孔的锻件，可利用冲孔芯料来调节体积偏舞。

毛坯体积产生偏差的原因：一是下料不准确；二是加热时各毛坯烧损程度不一致。因此，要提高锻件精度，便要提高下料精度和改善加热情况。目前精密下料可使毛坯的重量偏差控制在1％以内(一般下料方法为3％～5％以上)。其次，在锻件图和工艺设计时，应根据毛坯体积可能的变化范围采取适当的措施。例如增大锻件某一方向尺寸公差；或采用开式模锻使多余金属流入飞边槽；对某些带孔的锻件，可利用冲孔芯料来调节体积偏舞。

模膛的尺寸精度和使用过程中的磨损，对锻件尺寸精度有直接影响。在模膛的不同部分金属的流动情况和所受到的压力不同，磨损程度也不同。在开式模锻中，模膛水平方向的磨损，会引起锻件外径尺寸增大和孔径尺寸减小；模膛垂直方向的磨损，会引起锻件高度尺寸增大。在闭式模锻中，模膛磨损的影响如图8-5所示，将引起锻件水平方向尺寸L(D)增大。若毛坯体积不变，并且假设不产生飞边、充填良好，锻件高度尺寸H将减小。在这种情况下，锻件高度尺寸公差△H不能由模膛高度方向的磨损来决定。在模具设计时，模具水平方向尺寸应该按照锻件相应尺寸特小值设计，而模具高度方向尺寸应该按照锻件相应尺寸特大值设计，这样，当模具磨损达特大限度时，锻件水平方向尺寸达到特大值，而高度方向尺寸达到特小值。

3.模具和锻件的弹性变形

精密模锻时，模具和毛坯均会产生弹性变形。模膛受内压力作用而尺寸增大；毛坯则产生压缩弹性变形。外力去除后，两者发生弹性恢复，使锻件尺寸变化。弹性变形引起的尺寸变化，可根据两者材料的弹性模量、应力数值和相应部分的尺寸来计算，但通常是通过工艺试验确定的。

4.其他因素

毛坯的表面质量(指氧化、脱碳和表面粗糙度等)是实现精密模锻的前提。设备的精度和刚度对锻件的精度有重要影响。模具的影响更直接，如模膛的设计精度和冷缩量是否适当、模具温度及其波动的预测、模具的刚度和导向精度等。有了高精度的模具，在一般设备上也可能成形出精度较高的锻件。工艺操作是否符合规范，例如加热温度的偏差、润滑情况影响到金属充满模膛的难易程度，从而引起锻件尺寸的波动。