鍛件預(yù)成形坯的設(shè)計與成形

       預(yù)成形坯的設(shè)計是根據(jù)鍛件的重量、密度、形狀和尺寸要求，設(shè)計預(yù)成形坯的密度、形狀和尺寸的。最基本的原則就是在鍛造時有利于預(yù)成形坯的致密和充滿模膛，同時在充滿模膛前應(yīng)盡可能使預(yù)成形坯有較大的橫向塑性流動。但在充滿模具型腔前的塑性變形量不能大于預(yù)成形坯塑性允許的極限值。另外還必須考慮預(yù)成形坯在充滿模具型腔時，各部位的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)盡可能處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)下，避免或減小拉應(yīng)力狀態(tài)。

       一、預(yù)成形坯密度選擇

       密度是預(yù)成形坯的基本參數(shù)。根據(jù)預(yù)成形坯密度及鍛件質(zhì)量，求得預(yù)成形坯的體積，然后根據(jù)預(yù)成形坯的高徑比，分別確定預(yù)成形坯的高度及徑向尺寸。以此作為壓制模尺寸設(shè)計的依據(jù)。

粉末鍛件的最終密度主要是由鍛造變形決定的，一般與預(yù)成形坯密度關(guān)系不大。預(yù)成形坯密度選擇主要考慮預(yù)成形坯要有足夠強度，保證在生產(chǎn)工序之間的傳輸過程不損壞，形狀完整。為此一般冷壓制后的預(yù)成形坯密度為理論密度的80%左右。

       二、預(yù)成形坯形狀設(shè)計

       在實際生產(chǎn)中，預(yù)成形坯形狀選擇是極為重要的，大體上分為兩類：

       1.近似形狀，預(yù)成形坯與最終鍛件形狀相近，類似熱復(fù)壓的情況。

       2.簡單形狀，預(yù)成形坯形狀較簡單，與鍛件形狀差別較大。一般是鍛件形狀的一種簡化。這種情況預(yù)成形坯鍛造時，不僅只是高向鐓粗變形或壓實，而且通過較大的塑性流動充滿模具型腔。

       對于形狀較復(fù)雜鍛件的預(yù)成形坯，可以對其不同部位及性能要求，分別進行設(shè)計，以保證致密成形，而不產(chǎn)生裂紋。如果采取近似形狀預(yù)成形坯，鍛造時只是簡單的軸向壓實，由于沒有水平方向的塑性流動，不能滿足力學(xué)性能要求。為此必須重新考慮預(yù)成形坯的形狀。

       三、預(yù)成形坯的壓制成形

       預(yù)成形坯的壓制是通過模具對粉末施加壓力，使粉末顆粒在室溫下聚集成一定形狀、尺寸、密度、強度的粉末坯體，這種坯體稱壓坯或生坯。

       粉末基本壓制方式有三種：單向壓制、雙向壓制、浮動壓制。

       粉末壓制包括粉末預(yù)處理及混粉、稱粉、裝粉、壓制、脫模等過程，與傳統(tǒng)的粉末冶金工藝相同。

       四、預(yù)成形坯的燒結(jié)

       粉末鍛造主要分為預(yù)成形坯燒結(jié)和不燒結(jié)兩種熱鍛，對于預(yù)合金粉末預(yù)成形坯，可以直接加熱到鍛造溫度進行鍛造，可以得到與燒結(jié)鍛造同樣性能的鍛件。對于采用混合元素粉末原料和不含碳的部分預(yù)合金粉末制成的混碳預(yù)成形坯，一般采取燒結(jié)鍛造。燒結(jié)的目的是為了合金化或使成份更均勻，增加預(yù)成形坯密度和塑性。另一方面燒結(jié)還可進一步降低鍛件的含氧量，使之在幾百ppm之內(nèi)。燒結(jié)工藝主要控制的工藝參數(shù)為燒結(jié)溫度、時間和燒結(jié)氣氛。