温锻是将模具加热至金属的锻造温度进行的模锻。可充分利用金属的塑性,降低变形抗力。可用较小吨位的设备进行锻造。可使形状复杂的工件成形。多用于模锻时难变形的、变形温度范围狭窄的铝合金、钛合金及其他
高温合金锻件的加工。温锻将金属加热到回复温度或
再结晶温度附近进行的锻造工艺。温锻变形时加工硬化有不同程度的降低,因而锻造变形力比冷锻低,但大于热锻。锻件的精度、
表面粗糙度、表面氧化、脱碳程度和力学性能则优于热锻件,与冷锻件相近。还可锻造冷锻加工难以成形的高碳钢与高合金钢材料。
定义
一般而言,对于形状不太复杂的低碳、低合金钢小型精密模锻件,采用
冷锻工艺就可以成形;对于形状复杂的中小型中碳钢精密模
锻件,冷锻方法难以解决其成形问题,或单纯采用冷锻工艺成本偏高,则可采用温锻成形。
一般来说,钢的
再结晶温度大约在750℃左右,在700℃以上进行锻造时,由于变形能可得到动态释放,成形阻力急剧减小;在700-850℃锻造时,锻件
氧化皮较少,表面脱碳现象较轻微,锻件尺寸变化较小;在950℃以上锻造时,虽然成形力更小,但锻件氧化皮和表面脱碳现象严重,锻件尺寸变化较大。因而在700-850℃的范围内锻造可得到质量和精度都比较好的锻件。
温锻指对于钢质锻件,将在结晶温度以下且高于常温的
锻造。采用温锻工艺的目的是获得精密锻件,温锻的也就在于可以提高锻件的精度和质量,同时又没有冷锻那样大的成形力。温锻工艺的应用与锻件材料、锻件大小、锻件复杂程度有密切的关系。
特点
温锻是在冷锻基础上发展起来的一种少无切削塑性成形工艺。它的变形温度通常认为是在室温以上、再结晶温度以下的温度范围内,常见的温锻温度范围,黑色金属一般是200℃~850℃,对有色金属一般是室温以上到350℃以下。
温锻成形在一定程度上兼具了冷锻与热锻的优点。温锻是由于金属被加热,坯料的变形力比冷锻小,成形比冷锻容易,可以采用比冷锻大的变形量,从而减少工序数目,减少模具费用和设备吨位,模具寿命也比冷锻时高。与热锻比,因加热温度低,氧化和脱碳减轻,锻件尺寸公差等级较高,
表面粗糙度较低。
温锻、冷锻和热锻的技术经济比较如右图1所示。
温锻主要用于:冷锻变形时硬化剧烈或者变形力高的不锈钢、合金钢、轴承钢和工具钢等;冷变形时塑性差,容易开裂的材料,如铝合金、铜合金等:冷态难加工,而热态严重氧化、吸气的材料,如钛、钼、铬等:形状复杂或为了改善产品综合力学性能而不宜采用冷锻时;变形程度较大,或者零件尺寸较大,冷锻设备能力不足时。
温度选择
选择温锻温度时,一般应考虑以下影响因素:
(1)温度对材料流动应力和塑性的影响
一般都选择流动应力较小的温度或者越过较大流动应力的温度。对有蓝脆温度区的金属,选择温锻温度应避免该温度范围。
(2)钢的强烈氧化问题
一般钢在高于800℃以上氧化现象加剧,因此温锻温度应低于800℃,可以采用快速加热或者毛坯表面涂
固体润滑剂等有助于防止毛坯加热时的氧化。
(3)温锻温度对产品性能的影响
随温锻温度的增加,产品的韧性和塑性增加,而强度下降。而在一定的温度下,随着变形程度的增加,产品的强度增加而塑性降低。温挤压钢的产品力学性能在200℃~400℃时,温挤压产品的力学性能与同等变形程度时的冷挤压产品相近;而在400℃~800℃时,温挤压产品的力学性能为退火产品的1.1~1.5倍。
应用情况
(1)冷锻成形时硬化剧烈或变形抗力高的不锈钢、合金钢、轴承钢和工具钢等。
(2)冷成形时塑性差和容易开裂的材料,如铝合金LC4、铜合金HPb59-1和钛合金等。
(3)冷态难加工,而热态成形时严重氧化、吸氢的材料,如钛、钼、铬等。
(4)形状复杂且不宜采用冷锻的零件。
(5)变形程度较大,或零件尺寸较大,以至于冷锻时现有设备能力不足。
(6)为便于组织连续生产。
温锻成形是在金属材料温度升高后变形抗力降低、塑性提高,而表面尚未剧烈氧化的温度条件下完成零件的成形。变形温度对金属的塑性有着重要影响,大多数金属随着温度的升高,塑性增加,但这种增加并非线性上升。在加热过程的某些温度区间,往往由于过剩相的析出或相变等原因出现脆性区,使金属塑性降低。在一般情况下,温度从
热力学温度零度上升至熔点时,可能出现三个脆性区:低温、中温和高温脆性区。