鋁合金鍛件前準(zhǔn)備包括原材料選擇、材料計算、切割、加熱、測量變形力、設(shè)備選擇、模具設(shè)計。在鋁合金鍛件之前,必須選擇潤滑方法和潤滑液。
鍛造材料的范圍很廣,包括各種類型的鋼和耐熱合金,以及鋁、鎂、鈦、銅等稀有金屬。不僅有一次性加工的不同尺寸的棒材和型材,還有各種類型的鑄錠。大部分鍛造材料已被納入標(biāo)準(zhǔn),許多是新材料的開發(fā),使用和推廣。眾所周知,產(chǎn)品的質(zhì)量往往與原材料的質(zhì)量密切相關(guān)。因此,對于鋁合金鍛件工人來說,必須具備材料知識,善于根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的材料。
計數(shù)切割是提高材料利用率,完成坯料細(xì)化的重要環(huán)節(jié)之一。材料過多不僅導(dǎo)致消耗,還會加重模腔損壞和能耗。如果不預(yù)留產(chǎn)能,會增加工藝調(diào)整的難度和廢品率。此外,切割口的質(zhì)量也影響鋁合金鍛件的工藝和質(zhì)量。
加熱的目的是減小鍛件變形力,提高金屬塑性。但加熱也產(chǎn)生一系列問題,如氧化、滲碳、超溫、過燒等??刂瞥蹂憸囟群徒K鍛溫度會對產(chǎn)品的組織和性能造成很大的危害。
火焰加熱具有成本低、適用性強的優(yōu)點,但加熱時間長,容易產(chǎn)生氧化脫碳,工況需要持續(xù)。感應(yīng)加熱具有加熱速度快、氧化少的優(yōu)點,但對商品規(guī)格、材質(zhì)的變化適應(yīng)性差。
鍛造形狀是在外力作用下產(chǎn)生的。因此,正確測量變形力是選擇設(shè)備和校對磨具的基礎(chǔ)。變形體內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分析對于優(yōu)化鋁合金鍛件的工藝過程和控制其力學(xué)特性是必不可少的。
分析變形有四種主要方法。主應(yīng)力法雖然不是很嚴(yán)格,但非常簡單直觀,可以計算出總壓力和工件與刀具界面的應(yīng)力分布?;凭€法對平面應(yīng)變要求嚴(yán)格,對高大零件局部變形獲得應(yīng)力分布直觀,但應(yīng)用領(lǐng)域較窄。極限法可以得到虛擬高度的載荷,極限單元還可以預(yù)測工件在變形過程中的形狀變化。
有限元法不僅可以得到外部載荷和工件形狀的變化,還可以得到內(nèi)部各處的應(yīng)力和應(yīng)變。缺點是后面有很多計算機,特別是用彈塑性有限元法得到的時候,計算機體積一定很大,后面的計算機很長。近期有一種趨勢,就是用協(xié)作的方法來分析問題,比如:用約束法進(jìn)行粗略計算,在關(guān)鍵部位用有限元進(jìn)行精細(xì)計算。
減少摩擦不僅可以節(jié)約資源,還可以延長模具壽命。由于變形是對稱的,有助于改善鋁合金鍛件的顯微組織。減少摩擦的主要對策之一是選擇潤濕。由于煅燒方式不同,工作溫度不同,常用的潤滑液也不同。玻璃潤滑液多用于鍛造耐熱合金和鈦金屬。對于鋼的熱鍛,水基石墨是一種廣泛使用的潤滑液。對于冷鍛,由于壓力高,磷酸鹽或草酸鹽溶液通常在鍛造前進(jìn)行。