鍛造鋼制工件的常用下料方法

在模鍛時，鍛造毛坯在一級或者多級鍛模中被鍛造成具有一定幾何形狀的產(chǎn)品。對于細長鍛件（即鍛造工件的長度尺寸明顯的大于其橫截面尺寸的工件）在鍛造時通常都包括毛坯質(zhì)量的預(yù)先重新分布、橫截面成型和最終成型等若干個鍛造步驟。在傳統(tǒng)的成型鍛造中，多余的材料通常都會成為鍛件的毛邊，需要在終鍛前去除這些毛邊。
    近幾年，鋼材的熱鍛造成形加工工藝有了很大的發(fā)展和變化。除了新的鍛造模具和鍛造設(shè)備以外，鍛造工藝的改進還表現(xiàn)在經(jīng)濟性和鍛造質(zhì)量的提高上。其中，無毛邊鍛造的意義也顯得越來越重要。 
    精密鍛造是一種替代傳統(tǒng)復(fù)雜幾何形狀工件鍛造的經(jīng)濟型技術(shù)。例如連桿類工件，若不采用精密鍛造則需要進行復(fù)雜的機械加工才能達到精密鍛造的效果。而利用精密鍛造，則可以經(jīng)濟的實現(xiàn)IT8~IT10級的公差。由于無毛邊精密鍛造不會出現(xiàn)毛邊，因此省略的不僅是鍛造時的去毛邊工序，而且還節(jié)約了鍛造毛邊所占用的金屬材料。而要做到這些的前提條件是：與鍛造零件相適應(yīng)的鍛造生產(chǎn)過程。這個過程包括：與工件質(zhì)量準確一致的質(zhì)量預(yù)成形（如楔橫軋）、在封閉的鍛模中墩粗、得到預(yù)想的橫截面尺寸、以及最終的精密鍛造。 
    而成形較小、尺寸準確、體積恒定的鍛模毛坯是正常無毛邊模鍛的基礎(chǔ)。對于大多數(shù)的鋼制模鍛工件，鍛造毛坯通常是由鋼棒下料設(shè)備下料。與鋸割相比較，這種剪式鋼棒剪切設(shè)備具有高速、高精度的特點，并且由于省略了鋸縫則具有很高的材料利用率。 
    為了保證剪切下料時的準確性，需要在鋼棒剪切機的輔助設(shè)備中對下料后的毛坯質(zhì)量和體積進行復(fù)查，并對生產(chǎn)工藝參數(shù)，如剪的縫隙尺寸和剪裁速度等進行調(diào)整。只有毛坯的剪切面更加平整，與鋼棒軸線更加垂直時，才會有更加好的毛坯裁剪質(zhì)量。在剪裁刀口處的激振器（圖1）能夠同時對剪裁面的多個工藝參數(shù)進行改進。除了提高剪裁面的表面質(zhì)量之外，它還將剪裁時棒料剪切面的傾斜角度減少到了1以內(nèi)，減少表面的波浪。這種帶有激振器的剪裁設(shè)備尤其適合于剪裁那些要求平直，或剪切面沒有缺陷的鍛造毛坯。因此，在無毛邊的精密鍛造中，使用這種裁剪設(shè)備是最理想的。

                 圖1 鋼棒裁剪機的工作原理 
    在IPH進行的一個研究項目中，就剪裁刀具激振器對剪裁結(jié)果的影響進行了試驗（圖2）。試驗的目的是，聽覺范圍內(nèi)的低頻振動對剪裁面質(zhì)量提高的影響，以及剪裁面質(zhì)量提高的原因分析。為了達到這一目的，對激振器各種不同的可能性進行了試驗分析，使用了壓電激振、液壓激振和機械震動等各種激振方法。

               圖2 利用激振裝置提高鋼棒裁剪橫截面的質(zhì)量 
    在前期試驗中，利用液壓激振方法進行的裁剪刀具激振試驗指出：通過液壓激振器可以達到提高棒料裁剪截面質(zhì)量的目的。這種改進進一步提高了截面鍛造質(zhì)量。 
    在提高鋼棒裁剪斷面質(zhì)量的措施中，裁剪間隙的調(diào)整起著決定性的作用。裁剪間隙指的是鋼棒裁剪機兩刀口之間的水平距離。剪裁間隙的調(diào)節(jié)與剪裁機床的剛性、鋼棒的直徑和被剪裁原材料的摩擦學特性有著極大的關(guān)系。剪裁間隙影響最大的是橫截面的平面度和剪裁面與工件軸線的角度。在裁剪過程中，剪裁間隙的增大將會導(dǎo)致切斷面的平面度變差。剪裁機床的剛性對剪裁間隙增大的影響至今還沒有進行檢驗。 
    在與漢諾威大學萊布尼茲成形加工技術(shù)和成形加工設(shè)備研究所（IFUM）共同進行的研究項目中，IPH對采集到的數(shù)據(jù)進行了嚴格的檢測，對能夠得到平整采集橫截面的剪裁間隙進行了數(shù)字化分析，從而總結(jié)出一套檢測液壓激振鋼棒裁剪機合適剪裁間隙的方法。下一步，將經(jīng)過驗證使其成為一個專用模塊設(shè)備，并投放市場。對于其他液壓激振的鋼棒裁剪機，將研制一種通用的設(shè)備模塊，再進行實際的剪裁驗證。在整個試驗過程中，研究工作得到了兩家著名鋼棒裁剪機生產(chǎn)廠家的幫助和支持。由于總結(jié)出了剪裁縫隙擴展的一般規(guī)律，如果有可能今后還將對液壓激振鋼棒裁剪機的間隙進行計算，使得刀口間隙的調(diào)整工作更加簡單，使用效果更好。