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锻造百科
锻件冲孔过程中常见的缺陷和对策
来源:法兰锻件网2021-05-30 16:39227
在锻件坯料上锻制出透孔或不透孔的工序称为冲孔。

冲孔分为开式冲孔和闭式冲孔。开式冲孔又分为实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。

冲孔过程中的主要缺陷是“走样”、侧表面裂纹、内孔圆角处裂纹和孔冲偏等。

所谓“走样”是指开式冲孔时坯料高度减小,外径上小下大,而且下端面突出,上端面凹进等现象。“走样”和裂纹等缺陷是与冲孔时的受力和变形情况有关的。
锻件冲孔

冲孔时冲头下部的金属是直接受力区,其周金属是间接受力区。金属的变形可看做是环形金属包围下的镦粗,金属被压缩后高度减小,横截面积增大,向四周径向外流,但受到环壁的限制,故处于三向受力的应力状态。受力和变形主要是由于坯料芯部的变形引起的。芯部金属径向外流时,使芯部周围金属径向受压,切向受拉,在高度方向,芯部金属向下流动时,借助剪切应力对周边金属有一个拉缩作用。愈靠近内侧受拉缩愈严重。冲孔时愈小,即高度愈薄时,拉缩和走样愈显著。但是,如果高度很厚,即外侧的三相均很小、可能处于弹性状态,仅内侧发生塑性变形,这时孔部周围的内侧金属径向被压编,高度可能增大,犹如打硬度一样走样”很小。

低塑性材料开式冲孔时,外侧表面裂纹的产生就是由于芯部金属向外流动时芯部周围的外径被迫地扩大,使外侧金属受到切向拉应力,当超过金属当时的强度极限时,便产生裂纹破坏。冲孔时愈小,即高度愈薄时,最外层金属受到的切向拉应力和拉应变愈大,故愈易产生裂纹。
锻件冲孔

由以上分析可见,开式冲孔时直径太小是不好的,会产生“走样”过大和裂纹。

锻件冲孔时内孔圆角处的裂纹里由于此处温度降低较多,塑性较低,加之冲子一般都有锥度,当冲子往下运动时,此处便被胀裂。因此, 冲子的锥度不宜过大,当冲低塑性材料时,如Crl2型钢,不仅要求冲子锥度较小,而且要经过多次加热逐步冲成。

大型锻件在压机上冲孔时,当孔径大于直径450mm时,一般采用空心冲头冲孔,这样可以减小外层金属的切向拉应力,避免产生侧表面裂纹,并能除掉锭料中心部分质量不好的金属。

冲孔过程中的另一个问题是孔冲偏。引起孔冲偏的原因很多,如冲子放偏,环形部分金属性质不均,冲头各处的圆角、斜度不一致等,均可使孔冲偏。原坯料愈高,愈容易冲偏。因此冲孔时,坯料高度—般小干直径。
锻件

冲头的形状对冲孔时金属的流动有很大影响,例如锥形冲头和椭圆形冲头均有助干减小冲孔时的“走样”,但这样的冲头很容易将孔冲歪,因此,自由锻冲孔时,冲头一般用平头的,在转角处取不太大的圆角。
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