鍛造加工的常見問題及解決方案

鍛造加工是利用外力使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能鍛件的工藝過程。在實際生產(chǎn)中，常因原材料、工藝參數(shù)、設備操作等因素出現(xiàn)各類問題。以下是鍛造加工中常見問題、原因及對應的解決方案：

一、加熱環(huán)節(jié)常見問題

1. 過熱與過燒

問題表現(xiàn)：

過熱：金屬晶粒粗大，鍛件力學性能（尤其是韌性）下降。

過燒：晶界氧化或熔化，鍛件表面出現(xiàn)龜裂，完全報廢。

原因：

加熱溫度過高或保溫時間過長。

爐溫控制不均，局部溫度超標。

解決方案：

嚴格控制加熱溫度（參考金屬材料的始鍛溫度），使用溫控精度高的加熱設備（如電阻爐、感應爐）。

避免坯料在高溫區(qū)長時間停留，采用階梯式升溫或快速加熱工藝。

定期校準測溫儀表，確保爐溫均勻性。

2. 氧化與脫碳

問題表現(xiàn)：

氧化皮增厚，造成鍛件表面粗糙、尺寸精度下降。

脫碳導致表層硬度降低，影響零件耐磨性和疲勞強度。

原因：

加熱時金屬與空氣中的氧氣、水蒸氣等反應。

高溫下碳元素向表面擴散并與介質(zhì)反應。

解決方案：

采用少無氧化加熱（如控制爐內(nèi)氣氛為中性或還原性），或使用 protective coatings（防氧化涂料）。

縮短加熱時間，減少高溫段停留時長。

對脫碳敏感的材料（如高碳鋼、模具鋼），可采用真空加熱或快速感應加熱。

二、變形環(huán)節(jié)常見問題

1. 鍛造裂紋

問題表現(xiàn)：

表面裂紋：沿鍛件表面擴展，呈直線或網(wǎng)狀。

內(nèi)部裂紋：隱藏于鍛件內(nèi)部，探傷時發(fā)現(xiàn)（如中心裂紋、放射狀裂紋）。

原因：

原材料問題：冶金缺陷（如縮孔、夾雜物、偏析）、晶粒粗大。

工藝問題：加熱速度過快（導致內(nèi)外溫差大）、變形量過大（尤其拔長時送進量過?。?、變形溫度過低（金屬塑性下降）。

模具問題：模具圓角過小、表面粗糙，或打擊速度過快導致應力集中。

解決方案：

嚴格檢驗原材料，避免使用有缺陷的坯料；鍛造前進行均勻化退火改善組織。

控制加熱速度（尤其高合金鋼需緩慢加熱），保證坯料內(nèi)外溫度均勻。

合理設計模具結(jié)構(gòu)（增大圓角、優(yōu)化拔模斜度），采用合適的變形速率（如液壓機比鍛錘更適合低塑性材料）。

控制單次變形量（拔長時送進量與單邊壓縮量之比≥1.5，避免 “十字裂紋”）。

2. 折疊與夾層

問題表現(xiàn)：

鍛件表面出現(xiàn)直線或曲線狀凹陷，嚴重時形成夾層，探傷可發(fā)現(xiàn)。

原因：

模具設計不合理（如模膛間距過小、飛邊槽位置不當），金屬流動紊亂。

操作不當（如拔長時壓下量過大、翻轉(zhuǎn)不及時，或鐓粗時坯料鼓形過大）。

解決方案：

優(yōu)化模具設計，確保金屬流動順暢，飛邊槽尺寸匹配。

規(guī)范操作流程：拔長時控制壓下量（≤坯料高度的 1/3），鐓粗時防止坯料過度鼓形（高徑比 H/D=2~2.5，避免失穩(wěn)彎曲）。

對已產(chǎn)生折疊的鍛件，需修磨或切除缺陷部位，嚴重時報廢。

3. 尺寸精度不足

問題表現(xiàn)：

鍛件尺寸超出公差范圍，如長度、厚度不均勻，或模鍛件錯模。

原因：

模具磨損、安裝不到位（如鍛模錯模）或彈性變形過大。

坯料體積計算誤差、加熱后氧化皮脫落導致體積變化。

冷卻過程中收縮不均勻（尤其復雜形狀鍛件）。

解決方案：

定期檢修模具，磨損嚴重時更換或補焊修復；確保模具安裝精度（如使用導柱、導鎖定位）。

精確計算坯料體積，預留適當加工余量（考慮氧化皮損失和收縮量）。

采用等溫鍛造或熱模鍛工藝，減少冷卻收縮影響；復雜鍛件可通過數(shù)值模擬（如 Deform、Forgemap）優(yōu)化工藝參數(shù)。

三、冷卻環(huán)節(jié)常見問題

1. 冷卻開裂

問題表現(xiàn)：

鍛件冷卻后內(nèi)部或表面出現(xiàn)裂紋，尤其高碳高合金鋼（如 Cr12、高速鋼）易發(fā)生。

原因：

冷卻速度過快，導致內(nèi)部應力（熱應力、組織應力）超過材料強度極限。

鍛后未及時退火，殘留應力未能釋放。

解決方案：

根據(jù)材料特性選擇冷卻方式：

空冷：適用于低碳鋼、普通合金鋼（如 45 鋼、40Cr）。

坑冷 / 砂冷：適用于中高碳鋼、低合金鋼（如 T8、20CrMnTi），放入干砂或石灰坑中緩慢冷卻。

爐冷：適用于高合金鋼、高碳鋼及大型鍛件，鍛后立即轉(zhuǎn)入退火爐隨爐冷卻。

鍛后及時進行去應力退火或球化退火，消除內(nèi)部應力。

2. 組織不均勻

問題表現(xiàn)：

鍛件內(nèi)部晶粒大小不一（如混晶），或出現(xiàn)帶狀組織、魏氏組織。

原因：

變形溫度不均勻（局部過熱或低溫變形），或變形程度不足（未達到再結(jié)晶溫度）。

冷卻速度不均勻，導致相變不一致。

解決方案：

保證加熱均勻性，控制變形溫度在合理區(qū)間（始鍛溫度～終鍛溫度）。

確保足夠的變形量（一般≥15%~20%），使金屬充分再結(jié)晶；對大型鍛件采用多向鍛造破碎粗大組織。

冷卻過程中保持環(huán)境溫度均勻（如使用緩冷坑或控溫爐），必要時進行正火處理細化晶粒。