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精密模锻的特点和方法

发布时间:2018-9-5
  1.精密模锻的特点
  普通的模锻方法存在明显的缺点,诸如:锻件表面加热氧化、脱碳;尺寸精度低、表面光洁程度差;加工余量大、材料利用率不高等。精密模锻能够获得表面质量更好、加工余量更小(甚至不需要切削加工)和尺寸精度更高的锻件;能够显著提高材料利用率,金属流线分布更合理,提高零件的承载能力。特别是对那些材料贵重、生产批量大、形状复杂、难以切削加工的中小型零件,采用精密模锻方法生产,技术经济效果非常显著。精密模锻方法能够显示出优越性的经济批量在2000件以上。精密模锻是现代模锻技术的发展方向之一。
  目前,普通模锻件所能达到的尺寸精度约为±0.5mm,表面粗糙度约R。-12.5um,而精密模锻件的一般精度为±(0.10~0.25)mm,较高精度为±(0.05~0.10)mm,表面粗糙度可达到R。-0.8~3.2um。例如,精密模锻的圆锥齿轮,精度可达到ITl0级,齿形不再需要切削加工;精密模锻的叶片,轮廓尺寸精度可达±0.05mm,厚度尺寸精度可达到±0.06mm。
对于同一零件,精密模锻件的形状比普通模锻件复杂,壁厚、筋宽等尺寸比普通模锻件小,已经接近于零件的形状,一般不留或少留加工余量。因此,无论是采用镦粗、压入或挤压成形都将使变形抗力增大,可能使模具强度不能满足要求,需要采用一些降低变形抗力的措施,例如采用局部变形工序或等温模锻工艺等。由于精密模锻件的尺寸精度和表面质量要高,有时在精锻成形后,还需要再增加精整工序。
  2.精密模锻的方法
  精密模锻常用的方法有:开式模锻、闭式模锻、挤压、多向模锻、等温模锻等。
  多向模锻如图1所示,将毛坯放在工位上,在多个方向上,同时对毛坯进行锻造。图2(a)是飞机起落架,为空心钛合金锻件;图2(b)是镍基合金的半球壳状锻件;图2(c)是大型阀体多向模锻件。
  
  (a)垂直分模 (b)水平分模
  
    (a)飞机起落架    (b)半球壳      (c)大型阀体
    图1 多向模锻示意图 图2典型多向模锻件
  进行多向模锻一般需要多向模锻液压机。如图3所示,设置两个侧向水平工作缸4,在活动横梁3、工作台5和侧向水平工作缸上各装一个模块,最多能装四个模块,并由各模块组成一副具有封闭模膛的模具,构成四工位多向模锻液压机。如果设四个侧向水平工作缸,还可以组成六工位多向模锻液压机。
  多向模锻可以形成多个分模面,能够模锻出形状非常复杂的锻件;对锻件的材料限制少,甚至可以模锻高合金钢、镍铬合金等;金属流线沿锻件轮廓合理分布;模具从多方向对毛坯施加压力,产生强大的三向压应力,能够显著提高材料的塑性,获得良好的内部组织和性能;材料利用率高,实现了锻件的精化生产。
  等温模锻常用于航空、航天工业中钛合金、铝合金、镁合金零件的精密模锻。这些金属的锻造温度范围窄,尤其是薄腹板、高筋和薄壁,以及盘、梁、框类件,毛坯温度下降快,变形抗力增加迅速,塑性急剧降低。采用普通模锻需要很大的设备,并且极容易造成锻件和模具开裂。采用等温模锻工艺就具有很大优越性。例如,普通模锻件筋的最大高宽比为6:1,一般精密模锻件筋的最大高宽比为15:1,等温精密模锻件筋的最大高宽比达23:1,筋的最小宽度为2.5mm,腹板厚度可小至2mm。

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