鋁合金的鍛造工藝性能有何特點?
鋁合金鍛件是航空航天、交通運輸、動力能源、機械制造等部門制作關(guān)鍵受力部件不可缺少的忖料,在國民生產(chǎn)和國防軍工中占有重要的特殊地位隨著航空航天、現(xiàn)代交通運輸(特別是現(xiàn)代汽車和高速軌道等)、新型能源等工業(yè)的發(fā)展,近幾年來節(jié)能、環(huán)保、安全等對輕量化要求的劇增,以鋁代鋼,以鋁代銅、以鍛代鑄已成為發(fā)展趨勢—鋁合金鍛件具有密度低、比強度和比剛度高、耐腐蝕、抗疲勞、加工性能和使用性能良好的特性,已得到越來越廣泛的應(yīng)用。
(1)鍛造變形溫度范圍窄
多數(shù)鋁合金的鍛造變形溫度在350 ~450T:范圍內(nèi),變形溫度范圍 在lOOT左右,少數(shù)合金的變形溫度范圍甚至只有50 -70T;,允許鍛造操作的時間較短。這無疑給鍛造操作帶來極大困難,為爭取較長的 鍛造時間,需要依靠將毛坯盡量加熱到上限溫度、增加鍛造火次和將 工、模具預熱至更高的溫度。
(2)對應(yīng)變速率敏感
鋁合金對應(yīng)變速率敏感,需要選擇工作速度較低和速度平穩(wěn)的鍛 壓設(shè)備進行鍛造。對于鑄錠,為防止鍛裂,通常需要在壓應(yīng)力狀態(tài)下、低速進行開坯,采用擠壓和鍛造或者軋制,鋁合金模鍛時,往往 需要在液壓機或機械壓力機上進行,盡量不在鍛錘類鍛壓設(shè)備上進 行,鍛造設(shè)備選擇的余地相對較小。
(3)對加熱和鍛造溫度要求嚴格
由于鋁合金鍛造變形溫度范圍窄,為延長鍛造操作時間,應(yīng)盡可能加熱到變形溫度允許的上限,這就要求采用高精度的加熱爐和溫度 控制儀表控制加熱溫度;否則,容易產(chǎn)生過熱。多數(shù)經(jīng)過開趣的鋁合金半成品的塑性較高,在一般情況下不容易鍛裂;但在鍛造過程中應(yīng)避免激烈變形,以免溫升過高而影響鍛件組 織和性能,如果不注意操作,采用高速(如使用鍛錘)、大變形量鍛造,大量變形能轉(zhuǎn)變的熱能有可能使鍛件溫度超過鍛造溫度的上限,引起過燒,而造成鍛件組織和性能不合格。
(4)導熱性好
鋁合金的導熱率為鋼的3 ~4倍,其優(yōu)點是毛坯不必預熱,就可直接裝人高溫爐加熱;但缺點是在鍛造過程中表面散熱太快,造成鍛造 過程中鍛件內(nèi)外溫差太大,使得變形不均勻,導致局部出現(xiàn)臨界變形,容易引起鍛件局部粗晶,使鍛件組織不均勻。多數(shù)鋁合金,尤其 是具有擠壓效應(yīng)的鋁-錳系合金,擠壓棒材表層常見的粗晶環(huán),可能 就與毛坯表面散熱快以及摩擦大,內(nèi)外層變形不均勻落人臨界變形區(qū)有關(guān)。為防止熱量散失太快,必須把模具和與工件接觸的工具預熱至300T或更高的溫度。
(5)摩擦系數(shù)大、流動性差
鋁合金與鋼質(zhì)模具之間的摩擦系數(shù)大,變形時流動性差,使模鍛時金屬充滿模槽困難,通常需要增加工步和模具,并加大模具的圓角半徑。
(6)黏附性大
鋁合金黏性大,當進行激烈地大變形鍛造時,毛坯往往會黏結(jié)在模具上,容易引起鍛件起皮、翹曲等缺陷,還會引起模具磨損,嚴重時會導致鍛件和模具二者都報廢。
(7)裂紋敏感性強
鋁合金對裂紋敏感,鍛造過程中產(chǎn)生的裂紋若不及時清理,在隨后的鍛造中會迅速擴大,導致鍛件報廢。