锻造车轮在生产时,初始的锻造工序非常重要,采用合适的变形工艺与锻造比,可以使车轮初具较好的机械性能与组织状态,更可以方便后续的加工。
锻造车轮变形工艺的确定
锻造车轮组织的变化主要是通过高温下的拔长和镦粗操作来实现的。但是拔长和镦粗改善锻造车轮组织和提高机械性能的同时,还使锻造车轮产生各向异性。各向异性是锻造变形过程中形成锻造纤维的结果,是衡量锻造车轮质量的一个非常重要的指标。很多锻造车轮出现降格使用,往往是横向性能不合格所致。一般说来,要求纵向机械性能较高的锻造车轮,采用拔长工序;要求横向机械性能较高的锻造车轮,则采用镦粗工序。纵向和横向性能同时要求较高的锻造车轮,则采用拔长和镦粗的组合工序。可以用不同的拔长锻比和镦粗比来调整锻造车轮的机械性能。
锻造车轮变形工艺的内容包括:锻造车轮成形必需的工序、辅助工序、和修整工序以及各变形工序的顺序中间坯料的尺寸等。确定变形工艺的要点如下。
(1)根据锻造车轮所需力学性能的不同要求采用不同的锻造工序。拔长工序适合于轴向力学性能要求较高的锻造车轮;镦粗工序则适合于径向力学性能要求较高的锻造车轮;对于轴向和径向力学性能要求较高的锻造车轮,可采用镦粗和拔长相结合的工序。
(2)饼块类锻造车轮的变形工艺,一般均以镦粗成形。当车轮带有凸肩时,可根据凸肩尺寸,选取垫环镦粗或局部镦粗。若车轮的孔可冲出,则还需采取冲孔工序。
(3)空心类锻造车轮的变形工艺,一般均需镦粗、冲孔,有的稍加修整便可达到车轮尺寸,有的需要扩孔来扩大其内、外径,部分空心类车轮还需要芯轴拔长,以增加其长度,具体工艺方案,要视锻造车轮几何尺寸而定。
锻造车轮锻造比的确定
锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法,通常以金属变形前后的横截面积的比值来表示。锻造比是是衡量锻造车轮重量的一个重要指标。锻造比大小反映了锻造对钢坯组织和力学性能的影响,一般规律是:锻造过程随着锻造比增大,由于内部孔隙焊合,铸态树枝晶被打碎,锻造车轮的纵向和横向的力学性能均得到明显提高。当锻造比超过一定数值后,由于形成纤维组织,横向力学性能(塑性、韧性)急剧下降,导致锻造车轮出现各向异性。因此,在制订锻造工艺规程时,应合理地选择锻造比大小。锻造比选择的原则是在保证锻件各种要求的前提下,尽量选择小一些。由于锻造工序变形特点不同,各工序的锻造比和变形过程总锻造比的计算方法也不同。
在拔长时,锻造比可用拔长前后坯料的横截面积之比或长度之比来表示,也称拔长比。