物料锻压作业技艺的进境综述

西北人

加热加热是粉末锻造的一个关键环节，必须保证预制坯在加热中无氧化、无脱碳或渗碳，加热应均匀，温度合适。为了保证加热质量，加热时通常采取保护气氛(分解氨、氢气、煤气、氮气等)或者喷涂一层石墨基或非石墨基的保护层。加热速度不宜过快或过慢，否则会造成加热不均匀或内部组织晶粒粗大等后果。一般在炉温升到规定温度后，应按截面尺寸以0.5～1mm/min的加热速度确定保温时间，加热温度应保证预制坯在锻造时具有良好的塑性，一般按锻造温度再增加50～100℃来确定加热温度。

　　粉末锻造有两种主要加热方式：感应加热与炉子加热。感应加热能够自动地快速装料，适用于形状对称的简单零件，诸如自动变速器的轴套和定子的离合器环;而炉子加热能够较好的控制温度，使用可控气氛保护零件，适应性较强，适合非对称形状的复杂零件，例如发动机连杆和变速装置的同步环。

　　粉末冶金锻造设备的选择在整个工艺中至关重要，关系到锻造的成败。目前，尚无通用的方法来选择粉锻设备，只能综合考虑以下几方面的特性进行选择。

　　设备冲击力与冲击能粉末锻造为了获得期望的形状和满足工件高密度的要求，必须要有足够的打击能量，否则锻件的尖角部位会出现充不满或微裂纹，导致锻造失败。因此，锻造设备的选择首先必须要全面分析锻造工艺及设备的力与能的特性，使所选设备的力与能特性符合工艺要求。

　　设备产生的打击能量一部分用于坯件的变形，另一部分用于克服预成形坯与模具之间的摩擦力。为了获得最优的锻造性能，改变预成形坯的形状是有利的，有时甚至是必需的。锻件的高密度与颗粒间的结合要求一个巨大的流体静应力分量，在锻造具有优良机加工性能的全致密工件时，该应力具有相当重要的作用。

　　在致密化的最后阶段(相对密度>0.9)，所需压力近似为[5]：P/σf=(2/3)ln[1/(1-D)]式中P为流体静应力;σf为屈服应力;D为相对密度。锻造设备的大小受能量的限制，并且锻锤是根据打击能量分级的，打击能决定于锻锤的质量与速度，通常打击能Er在锻造时转换为坯件变形能Wd、机床与锻锤部件的弹性变形能Ee以及锻锤运行的动能Ea。即：Er=Wd+Ee+Ea，其中Ea近似为0.05Er，可见损失的打击能大部分转换为机床的弹性变形能。

　　锻造打击速度与压力保持时间在粉末锻造时，粉末颗粒的塑性1变形会引起预成型坯的压缩。其塑性随着打击速度的提高而增加;在同样的变形程度下，锻件的密度随着打击速度的增加而提高，而且变形程度愈大，其密度增大愈快[6]。如果预成形坯表面因锻造时间过长而产生过冷，则粉末的屈服应力将急速上升，抑制颗粒的变形，导致锻造失败。

　　粉末锻件表面区域的孔隙度受变形率以及预成形坯与相对较冷的模具间的接触时间所影响;同时，压力保持时间也是决定锻件致密度的一个重要因素。不同的锻造设备在锻锤速度上有很大区别，从而造成在同种工艺条件下锻造同种预成型坯时坯件变形率的不同。附表列出了4种设备在锻造同种预成型坯时坯件变形率与设备压力保持时间的比较。从附表可看出，设备的保压时间减小，坯件变形率增加;对锻件近表面区域的致密锻锤更有优势;对细而薄的粉末冶金锻件，压力保持时间愈短的设备愈有优势。