鋁合金鍛件折迭與裂紋的控制
來源：中國鋁材信息網
發布時間：2007/9/7 8:49:03
山西柴油機廠 李志廣 杜成平
摘要 針對三通閥、軸承蓋、油堵3種類型的鋁合金模鍛件，在生產中出現的折迭與裂紋的質量缺陷，進行了分析，并相應提出技術措施加以改進，取得了滿意的效果。并總結歸納出預防鋁合金模鍛件產生折迭與裂紋的六點經驗。
關鍵詞 鋁合金 折迭 裂紋 質量控制 鍛模
1 引 言
鋁合金模鍛件因其具有比重小、導熱性好、導電性能高及耐腐蝕等優點，而廣泛用于中、高強度有一定要求的零部件。鋁合金加熱模鍛的工藝特點是流動性差，塑性較低，導熱性良好，鍛造溫度范圍窄，始、終鍛溫度要求嚴格，加熱模鍛的性能特點是鋁合金不產生同素異構轉變，主要依靠正確控制鍛造力學參數改善金屬組織，使金屬流線均勻連續地沿鍛件外形分布以提高機械性能；加熱模鍛的質量特點是鋁合金極易產生折迭與裂紋兩大質量缺陷。其中折迭可減少零件的承載面積，服役時極易產生應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的70％～80％；裂紋危害更大，裂紋廢品約占鍛件廢品總數的5％～10％。
2 折迭與裂紋的實例分析
2.1 三通閥折迭的分析
如圖1所示的三通閥鍛件，材料為LY11或LD10，下料尺寸為φ50mm×55mm或40mm×40mm×69mm，重0.29kg，鍛造時產生折迭。從鍛件宏觀上可以看出，中間部分的折迭是由兩股流動的金屬對流匯合而造成的，而φ23mm與中間部分過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而形成的，同時還有一股金屬急速流動將鄰近的表層金屬帶著流動而形成的，另外在折迭處有一定的氧化現象。
2.1.1 折迭產生的原因
坯料橫截面尺寸大，制坯形狀不合理，局部壓入式成形，模具模膛過渡處圓角半徑較小，操作時一次壓下量太大。
坯料橫截面尺寸大，制坯形狀不合理，局部壓入式成形，模具模膛過渡處圓角半徑較小，操作時一次壓下量太大。
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方向進行；將模膛表面粗糙度值Ra=1.6μm減小到Ra=0.4μm；將坯料制坯尺寸變為38mm×58mm×74mm，在鍛件終鍛成形時按先輕后重的方式進行操作，并適當地潤滑上模模膛。
將模具模膛的模鍛斜度由5°增大到7°；將模膛φ23mm與鍛件過渡處的圓角半徑由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方向進行；將模膛表面粗糙度值Ra=1.6μm減小到Ra=0.4μm；將坯料制坯尺寸變為38mm×58mm×74mm，在鍛件終鍛成形時按先輕后重的方式進行操作，并適當地潤滑上模模膛。
2.2 軸承蓋裂紋的分析
如圖2所示的492Q汽油機軸承蓋鍛件，材料為LY11的擠壓棒料，下料尺寸為φ70mm×120mm，重1.3kg。當沿坯料軸向鐓粗制坯后再終鍛，在鍛件坯料軸線45°方向產生宏觀斜裂，裂紋開口角度為30°～50°。
圖2 汽油機軸承蓋鍛件
2.2.1 裂紋產生的原因
擠壓鋁棒料具有明顯的各向異性，其中縱向機械性能明顯高于橫向機械性能(縱向韌性最大，而橫向韌性最小)。在終鍛開始時在三向應力不等的情況下或非三向壓應力的作用下，存在最大剪應力，易造成坯料晶粒間聯系破壞，不利于滑移變形的發展，變形能力差而產生斜裂。同時因變形不均而引起的附加應力和溫度不均產生的熱應力較大，變形大的部分和變形小的部分相互作用，拉應力超出該部分強度時便產生開裂。
擠壓鋁棒料具有明顯的各向異性，其中縱向機械性能明顯高于橫向機械性能(縱向韌性最大，而橫向韌性最小)。在終鍛開始時在三向應力不等的情況下或非三向壓應力的作用下，存在最大剪應力，易造成坯料晶粒間聯系破壞，不利于滑移變形的發展，變形能力差而產生斜裂。同時因變形不均而引起的附加應力和溫度不均產生的熱應力較大，變形大的部分和變形小的部分相互作用，拉應力超出該部分強度時便產生開裂。
2.2.2 消除裂紋的方法
嚴格控制始、終鍛溫度，減少坯料裝爐數量，縮短坯料出爐到鍛造的時間，當坯料在加熱一定的時間后進行翻動；利用擠壓坯料沿軸向韌性好、塑性好的特點，沿坯料徑向即垂直于纖維方向鍛造壓扁制坯，然后終鍛。
嚴格控制始、終鍛溫度，減少坯料裝爐數量，縮短坯料出爐到鍛造的時間，當坯料在加熱一定的時間后進行翻動；利用擠壓坯料沿軸向韌性好、塑性好的特點，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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