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有色合金鍛件的鍛模與鋼鍛件的鍛模設計原則是一致的，但由于鍛件的材質不同，鍛模多數采用單型槽，這是因為對有色金屬鍛造，尤其是鋁合金和鎂合金，極易在鍛件表面形成缺陷，每完成一道工序后，均要求排除表面缺陷，以避免在下一道工序中出現廢品。另外，對于輕有色合金模鍛時，由于其再結晶速度緩慢，常有不完全再結晶區域的存在，重復加熱可提高鍛件的內部質量。因此，鍛模設計有其特殊的要求。
1.錘上和壓力機上用的鍛模 錘上和壓力機上用的鍛模通常由上下模塊組成。根據鍛件結構特點的鍛件尺寸精度要求不同，鍛件可采用開式模鍛或閉式模鍛。 開式鍛模，鍛模型槽周邊帶有毛邊槽，用以容納多余金屬。開式模鍛坯料在模腔中流動過程可分為三個階段：第一階段為鐓粗階段，坯料鐓粗至與模腔側壁接觸為止；第二階段主要是金屬充填型腔，并有少量金屬流入毛邊槽；第三階段是鍛件最終成形和將多余金屬排擠到毛邊倉部中去。在第三階段中，毛邊愈來愈薄，毛邊處水平方向的阻力也變得愈大，迫使金屬進一步充填型腔深處。最后，多余金屬被完全擠入毛邊倉部。 閉式鍛模，金屬在閉式鍛模內成形時，周邊不產生毛邊，僅在成形終了階段出現上下模配合面毛刺。閉式模鍛的主要優點是沒有毛邊消耗，金屬在成形時處于三向不均勻壓應力狀態，對于塑性較差的材料成形，具有特殊的意義。但閉式模鍛應盡可能避免尖角形成，以防止鍛模在使用時出現變形或斷裂。 閉式模鍛還有其他特殊形式，如正擠壓和反擠壓。 擠壓是一種特殊的工藝方法，它主要運用于回轉體和軸類鍛件。擠壓件精度高，甚至能夠達到零件的精度和表面粗糙度要求。但也可以作為成形中間坯料的輔助工序，為模鍛提供坯料。 在我國，由于模鍛錘使用還較為普遍，除鎂合金不適于錘上模鍛外，其余有色金屬鍛件主要靠模鍛錘生產。近些年來等溫鍛工藝的成熟，解決了鈦合金在錘上模鍛時變形較困難的問題。 2.鍛模型槽尺寸與收縮率 終鍛型槽制造的依據是熱鍛件圖，而熱鍛件圖是由冷鍛件圖加放收縮率得到的。當鍛件出模后冷卻到室溫，鍛件必須符合冷鍛件圖的尺寸要求。因此，掌握鍛件的收縮規律對保證鍛件的尺寸非常重要。 收縮率的大小，不僅與材料有關，而且與鍛模的工作溫度有關。鍛模的工作溫度低，則加放的收縮率要大一些。對于鋁合金鍛件用鍛模，若其預熱溫度和工作溫度保持在300～350℃，則收縮率為0.8%；若溫度低于250℃，則收縮率不應小于1%。對于鎂合金鍛件，其收縮率一般為0.7%～0.8%。對于銅合金鍛件，其收縮率一般為1.3%～1.5%。對于大多數鈦合金來說，收縮率在0.5%～0.7%范圍內，對于長度不超過250mm的鈦合金鍛件，不必考慮終鍛溫度和模具預熱溫度的影響，收縮率可取0.6%;對于長度超過250mm的鍛件，如終鍛溫度在850℃以上，模具預熱溫度在200℃左右，收縮率可取0.7%；終鍛溫度在850℃左右，模具預熱溫度為250℃時，取0.6%；終鍛溫度在850℃以下，而模具預熱溫度超過300℃時，則取0.5%。 對于精密模鍛件，收縮率建議按下式確定： Y=(a1*t1-a2t2)*100% 式中Y—收縮率，%； α1—由室溫加熱到終鍛溫度時鍛件材料的平均線膨脹系數，1/℃； t1—坯料從模具內取出時的溫度，℃； α2—預熱溫度下模具材料的線膨脹系數，1/℃； t2—模具預熱溫度(在鍛造過程中應保持不變)，℃。 |