四六铁黄铜筒形件热反挤压表面重皮与气泡缺陷的分析

锻造 FORGING文章编号:1672-0121(2009)04-0064-03四六铁黄铜筒形件热反挤压表面重皮与气泡缺陷的分析周有源(宝鸡职业技术学院工程系,陕西宝鸡721013)摘要:分析了四六铁黄铜热反挤压筒形件表面重皮、气泡等缺陷与工艺参数之间的关系及缺陷产生的机理。提岀了选择合理的加热温度、挤压速度,减少饼料表面缺陷,合理润滑,严格执行工艺操作规程的预防措施,消除了制件缺陷。关键词:机械制造;缺陷分析;热挤压;黄铜件中图分类号:TG379文献标识码:B1引言模较小,即适于大批量生产,也适于中小批量的生某挤压件半成品如图1所示,材料为四六铁黄产。但在热反挤压工序,由于金属变形复杂,影响其钢,用热反挤压工艺生产,后经变薄拉深至成品。铜质量因素较多,在生产中制件内表面常常出现重皮、饼毛坯尺寸为e1569mm×528mm(直径x高度)。制气泡(金属鼓包)、夹渣、夹灰、敝开式裂纹等缺陷,各件表而要求较高,不能有重皮、气泡等缺陷。图1所部位缺陷如图2、图3、图4所示。这些缺陷影响了产示挤压件的加工工艺方法为:用半连续铸造方法生品质量,降低了成品率。只有弄清产生缺陷原因并加产铜锭→切饼→热反挤压。该工艺方法设备投资规以消除,才能保证生产出符合要求的产品。收稿日期:2009-03-22重皮、气泡的特征作者简介:周有源(1960-),男,副教授从事锻压工艺与模具设计的21分布区域教学与研究通过生产现场的观察发现,重皮与气泡等缺陷[2]许雯计算机技术在环件轧制中的应用门锻压装备与制造技三维有限元模拟轴承2006,(6)16-19术,2004,39(6:12-155]董仕深李林章,王连生,等塑性泥的试验研究门锻压技术3]华林,黄兴高,朱春东环件轧制理论和技术[M]北京机械工1988,(2):45-47业出版社,20016俞汉清陈金德金属塑性成形原理M]北京:机械工业出版社4]袁银良,华林钱东升左治江台阶截面环件轧制锻透条件的Finite Element Simulation and Experimental Study on Forged Ring rolling ConditionsTANG Su, XU Shuqin, LIU Jie(Materials Science and Engineering Institute, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi China)Abstract: In order to study the relationship between the ring rolling forging reduction and the permeability,athree-dimensional finite element model of ring-rolling has been set up in the text. Taking the plastic mud as thesimulation material, strain and load stroke curves under different reduction have been obtained Plastic mud ringt billet press-down experiment has been done on electron DNS200 universal testing machine. The small hole staina pacity and load stroke curve have been obtained under differentYH中国煤化工nlts fit the finite ele-H ment simulation well. The relationship between reduction ansis in the actual pro-出 duction.CNMHGKeywords Permeability Ring rolling: Finite element simulationFORGING冁遗重皮(2)附着、粘贴类6132.74此类重皮的特征极为特殊,它是大小不等的不规则片状重皮(麸皮状金属附着物)沿辐射线方向区域具有明显的擦痕,在附近有与该重皮大小近似的表皮缺肉的痕迹缺陷。(3)个别较深的夹灰、夹渣的裂口、裂缝222气泡的形态在缺陷发生区域有气泡产生,气泡一般直径4.0mm,高度1.5mm左右,形状为圆形或不规则椭圆图1挤压件图形凸起,个别为长条形、长圆形凸起。气泡周围与金属连续,表面较为光滑,将这些气泡在水中刺穿,有少量气体冒出,故称为气泡。将气泡刮开,泡内有黑色杂质粉末存在。对泡内黑色粉末进行理化分析,其主要成份为碳或石墨类物质。对气泡壁的金属组织进行金相分析未发现明显异常。气泡壁厚一般在0.6mm以内,气泡表面深度在15mm以内。图2挤压件凸台周围重皮3热挤压工艺过程及参数对饼状毛坯,利用工频感应炉加热至680℃720℃,在水压机上反挤压成形,挤压机工作速度300mm/s,回程速度700mms,润滑剂:石墨+汽缸油,人工涂抹于模具工作表面。4影响缺陷的因素观察与分析图3挤压件内底转角处重皮重皮、气泡的产生在生产中有一定的随机性。首先,对检验合格的饼料,排除了铸造缺陷造成冋题的可能。经对产品生产过程多次跟班监控,对润滑油配比,饼料表面粗糙度,模具操作状态和润滑剂涂抹情况,饼料入模温度,饼料入模到开始压制的时间,起模时间,以及制品出模时内模腔温度等,进行了大量严格监控和测量。分析发现影响因素有:图4挤压件壁部重皮(1)与饼料加热温度有关。随着饼料加热温度的发生的部位一般位于制件内表面,且在筒高12以上升,重皮。气泡出现的概率增大。饼料加热至工艺下的范围以内。距离筒底越近,缺陷点越多,内底转要求的680℃~720℃时,基本上没有发现重皮、气泡角处最多。而在底部凸台上无缺陷产生,沿圆周方向等缺陷。在料温较髙,超过720℃时就会出现缺陷无分布特征,制件外表面极少存在缺陷。料温越高,缺陷越严重。22基本形态(2)与润滑剂涂抹有关。良好、均匀的润滑可减221重皮的形态少重皮与气泡的产生,特别是对挤压凸模下端面的(1)起皮类润滑具有明显的彩响。操作者润滑时对凸模下端面重皮是一个方向或三个方向与基体连成一体,涂抹润滑剂太少,不均匀,或不给下端面涂抹,仅给其余方向开口的金属分层缺陷。壁部缺陷开口朝向凸模中国煤化工包如果间隔几个内底,底部缺陷朝向中心。起皮的厚度是由缺陷根部产品CNMHG泡产生的概率及向开口处减少,根部最厚一般为03mm-0.5mm,开严重口处最薄,最严重的是凸台周围形成的环形、月牙形(3)与压制速度有关。水压机操作系统是手动比锻造FORG|NG例调速阀,速度完全由操作者控制。缺陷的程度还与留在制品表面形成不同形状的皮下分层、开裂和起从饼料入模到压制结束所用的压制时间有关。对高皮(封闭、半封闭或全开放)。在挤压结束,模具开启温料压制时间越短,即压制速度越髙,缺陷产生的概时,外部压力解除,封闭的包覆层内聚集的高压气体率越大,严重程度越大。或液体在高温下膨胀而形成气泡(鼓包),半封闭的为了证实以上的观察结果,将以上几个影响因形成了重皮、夹渣、裂缝。这些缺陷一般深度很小,与素分别进行工艺试验,分为挤压速度变化、涂润滑铸态夹渣形态均明显不同叫。剂、不涂润滑剂三种情况,对50余件产品进行了试验观察,结果证实了前述工艺观察结果的正确性。在6防范措施消除高温料,合理涂抹润滑、对饼料表而硫碰严重的在搞清了重皮、气泡产生的原因及影响因素后饼料实施刮修,并严格按工艺要求进行压制,未出现考虑到作为挤压件,该件为大型件,质量较大,工件重皮、气泡缺陷。搬动操作者体力消耗大,高温下工作,工件还需润滑等,工作条件较差,操作者易出现不严格执行操作规5缺陷机理分析程的情况。为此,在生产中加强了工艺培训与管理,压制速度高(约300mm/s)产生了极大的塑性变增加了自动上下料装置,严格执行工艺规程等。例形能,能量集中在强变形的区域内,使饼料在模内成如:严格控制饼料加热温度,规范润涧滑操作规范及润形时经实测升温达200℃以上,平均料温升高约在滑质量要求,严格执行水压机压制速度要求,加大操150℃左右(四六黄铜融化温度为1050℃)。例如:饼作人员奖惩力度,经过一段时间生产考验,很少再有料加热温度为850℃,快速压制后形成模内熔化重重皮、气泡缺陷出现,产品质量稳定,生产能够顺利结晶。当压制速度在200mm/s以下时,料温升高约进行。50℃C~100℃。在压力机动作较慢时,热量的传导散发不致于影响产品质量。如果流动速度大,料温升的7结束语高,金属的高温强度随之下降,内部剪切强度大大降在四六铁黄铜热反挤压中,重皮、气泡、表面夹低。渣、浅裂纹、浅开裂等缺陷与铸造缺陷有着本质的区润滑效果不良(模具表面缺涂或涂层太薄),会别。选择合理的加热温度、挤压速度、减少饼料表面使料的表面与模具表面瞬时粘结、粘滞局部摩擦阻缺陷,采取合理的润滑,严格执行工艺操作规程使力增大。在挤压的中、后阶段,金属流动剧烈且速度上述缺陷完全得以消除,产品质量得到保证。快,表面粘滞区的金属阻滞流动,且温度随模具温度【参考文献】骤降,因此,形成了金属表面与中心部巨大的温度梯四吕炎,等编锻压成型理论与工艺M北京:机械工业出版社,度和速度梯度。这些局部粘滞形成绝对速度和相对速度死区,与附近的中心区流动金属的变形而形成2]钱杏轩钢质整体引深药筒的设计与制造]北京国防工业出的剪切应力超过金属强度而断裂。此时,未完全燃版社,1988烧的油质润滑剂及残余物,以及在高压下封闭压缩]张卫新李勇等锭脚空心正挤压成形过程的数值模拟锻的气体迅速流动进入并填充于断裂区,当变形临近压装备与制造技术,2007,42(4):49-51结東,金属流动速度下降时滞流、缓流的金属又跟闵建成,刘强等铜阀门温热挤压工艺研究锻压装备与制造技术,2006,41(5):43-45随流动,或有表层底部紊流金属层形成的包覆层均The analysis of Defects on the Surface Lacunas and air bubbleof Hfe62-1 Cylindrical Pressure PartsZHOU YouyuanDepartment of Mechanical Engineering. Baoji Vocational Technology College, Baoji 721013, Shanxi China)Abstract: The relationship between surface lacunas defects, air bubble defects and the technical parameters hasbeen analyzed with the principle which causes the defect中国煤化工 heating temperature,e reasonable extrusion speed, less surface defect, reasonable lubrCNMH Ge should be selectedg in order to remove all the defectsKeywords: Analysis of defects; Hot extrusion; Brass piece