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將坯料加熱后放在上、下鍛模的模膛內(nèi)，施加外力，使坯料在模膛所限制的空間內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，從而獲得與模膛形式相同的鍛件，這種鍛造方法稱為模鍛，是鍛造工藝的一種。
一、模鍛設備與工藝過程
模鍛設備有模鍛錘、平鍛機、曲柄壓力機、摩擦壓力機、模鍛水壓機等多種，其中模鍛錘應用最廣泛。
模鍛錘的砧座比自由鍛的砧座大得多，而且砧座與錘身連成一個封閉的整體，錘頭與導軌之間的配合也比自由鍛精密，錘頭的運動精度高，錘擊能夠保證上下模對準。
模鍛時上模和下模分別安裝在綞頭下端和砧座上的燕尾槽內(nèi)，用楔形鐵對準和緊閎。圖1所示是單模膛模鍛工作示意圖。
圖1 單模膛模鍛工作示意圖
1—砧座 2—楔鐵 3—模座 4—楔鐵 5—下模 6—坯料 7—上模 8—楔鐵 9—錘頭 10—坯料 11—帶飛邊的鍛件 12—切下的飛邊 13—成形鍛件
鍛模由熱作模具鋼加工制成，具有較高的熱硬性、耐磨性和耐沖擊性能。模膛內(nèi)與分模面垂直的面都有5°~10°的斜度，稱為模鍛斜度，其作用是便利鍛件出模；所有面與面之間的交角都要做成圓角，以利于金屬充滿模膛及防止由于應力集中使模膛開裂。
為了防止鍛件尺寸不足及上下鍛模沖撞，以及有利于坯料充滿模膛，模鍛件在下料時，除考慮燒損量及沖孔損失外，還應使坯料的體積稍大于鍛件。模膛的邊緣也加工出容納多余金屬的飛邊槽，在鍛造過程中，多余的金屬即存留在飛邊槽內(nèi)，鍛后再用切邊模將飛邊切除。
同樣，帶孔的鍛件不可能將孔直接鍛出，而是留有一定厚度的沖孔連皮。鍛后再將連皮沖除。
根 據(jù)模鍛件的復雜程度和設備條件，鍛模可分為單膛鍛模和多膛鍛模兩種。單膛鍛模是在一副鍛模上只具有一個模膛，多膣鍛模是在一副鍛模上具有兩個以上模膛。對 于形狀復雜的鍛件，要經(jīng)過制坯、預鍛、終鍛等過程才能成形，最后還有切邊等工序。圖2所示是采用多模膛鍛模鍛造彎曲連桿的過程。
圖2 多模膛鍛模及鍛件成形過程
1—鍛件 2—零件圖 3—延伸模膛 4—滾壓模膛 5—終鍛模膛 6—預鍛模腌 7—彎曲模膛 8—坯料 9—延伸坯料 10—滾壓坯料 11—彎曲坯料 12—預鍛坯料 13—帶飛邊鍛件
二、 模鍛的特點與應用
與自由鍛相比，模鍛有如下特點：
1）模鍛時，金屬的變形是在模膛內(nèi)進行，能較快獲得所需的形狀，生產(chǎn)效率髙。
2）鍛件尺寸精確，加工余量小。
3）可以鍛造出形狀復雜的鍛件。
4）模鍛生產(chǎn)比自由鍛生產(chǎn)節(jié)省金屬材料，減少切削加工量，降低零件成本。 由于受模鍛設備噸位的限制，模鍛件質(zhì)量不能太大，一般在150Kg以下；制造鍛模成本很髙，適合于小型鍛件的大批量生產(chǎn)。
三、 鍛件缺陷的形成及預防
1. 加熱時產(chǎn)生的缺陷
（1）氧化 氧化是金屬坯料在加熱時與爐中氧化性氣體發(fā)生反應生成氧化物的現(xiàn)象。 氧化會使材料燒損，嚴重時危害鍛件質(zhì)量。加熱溫度愈高、時間愈長，氧化愈嚴重。嚴格控制爐溫、快速加熱、向爐內(nèi)送入還原氣體（一氧化碳，氫氣）采用真空加熱是減少氧化的有力措施。
（2）脫碳 脫碳是加熱時坯料表層的碳與氧等介質(zhì)發(fā)生化學反應造成表層碳元索降低的現(xiàn)象。脫碳會使表層硬度降低，耐磨性下降。如脫碳層厚度小于機械加工余量，對鍛件不 會造成危害；反之則會影響鍛件質(zhì)量。采用快速加熱、在坯料表層涂保護涂料、在中性介質(zhì)或還原性介質(zhì)中加熱都會減緩脫碳。
（3）過熱 過熱是金屬坯料加熱溫度超過始鍛溫度，并在此溫度下保持時間過長，而引起金屬晶粒迅速長大的現(xiàn)象。過熱會使坯料塑性下降，鍛件力學性能降低。嚴格控制加熱溫度，盡可能縮短高溫階段的保溫時間可防止過熱。
（4）過燒 過燒是坯料加熱溫度接近金屬的固相線溫度，并在此溫度下長時間停留，金屬晶粒邊界出現(xiàn)氧化及形成易熔氧化物的現(xiàn)象。過燒后，材料的強度嚴重降低，塑性很差，一經(jīng)鍛打即破碎成廢料。因此，鍛造過程中要嚴格防止出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。
（5）裂紋 大型鍛件加熱時，如果裝爐溫度過高或加熱速度過快，鍛件心部與表層溫度差過大，造成應力過大，從而導致內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。因此，對于大型鍛件的加熱，要防止裝爐溫度過高和加熱速度過快，一般應采取預熱措施。
2. 冷卻時產(chǎn)生的缺陷
（1）外形翹起 鍛造過程中如果冷卻速度較快等因素，造成內(nèi)應力過大，會使鍛件的軸心線產(chǎn)生彎曲，鍛件即產(chǎn)生通曲變形。對于一般的翹曲變形是可以校正過來的，但要增加一道修整工序。
（2）冷卻裂紋 鍛后快速冷卻時應力增大，且金屬坯料從高塑性趨向低塑性，如果應力過大，會在鍛件表面產(chǎn)生向內(nèi)延伸的裂紋。深度較淺的裂紋是可以清除掉的，但若裂紋的深度超過加工余量時，鍛件便成為廢品。
此外，不恰當?shù)睦鋮s還會使鍛件的表面硬化，給切削加工帶來困難。除以上兩種缺陷外，鍛造過程中還會產(chǎn)生一些其他缺陷，如模鍛時由于合模定位不準等原因，造成沿分型面的上半部相對于下半部的"錯差"。通過必要的質(zhì)量檢査和缺陷分析，可以找到減少或防止鍛件缺陷、提高鍛件質(zhì)量的途徑。
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