浅析金属模锻件表面常见裂纹问题与工艺改进措施

摘要：通过对模锻件表面常见裂纹进行分析，制定合理的工藝改进措施，加强质量控制和检验，使得模锻件表面裂纹问题得到有效控制，对类似锻件表面缺陷问题的解决有一定的参考及指导作用。

关键词：模锻件表面裂纹;工艺改进;质量控制

引言

利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。按变形的特点，模锻可分为开式模锻和闭式模锻。模锻件在中、小型锻件产量中的比重，不仅标明了模锻在中、小型锻件生产中所占的地位，而且是一个国家锻件生产工艺水平的标志之一。然而随着对模锻件质量要求的不断提高，模锻件的质量与控制问题逐渐凸显出来。本文将对模锻件表面裂纹的形成原因及改进措施进行简要的分析。

1.模锻件表面裂纹产生的常见原因

1.1 什么是裂纹

裂纹是锻件在锻造生产过程中出现的主要缺陷之一，其形式有多种多样，产生的原因也不尽相同。仅对模锻件表面裂纹而言，所谓裂纹实际上大部分是折叠，而大部分折叠经打磨又能消除。

1.2 裂纹产生的原因

《锻压手册》指出“模锻件沿分模面开裂，常在切边后显露出来，是由于原材料夹杂物多，有缩孔的疏松挤入锻件所致”，又指出“切边时在分模面处产生裂纹，是由于材料塑性低，在切边时产生裂纹”，以及“切边后沿分模面四周留下大于0.5mm的毛刺，如果切边后尚需校正，则残余毛刺将被压入锻件本体内而形成折叠。除此之外在生产实践中总结，模锻件表面裂纹形成原因还有主要以下几个方面：

（1）模锻件制坯变料时，由于变料送进量不合适，在变料时就形成了折叠;

（2）变料时变料长短不合适，制坯煨弯后与模具型腔不符，在模锻成形时产生折叠;

（3）操作者技术不娴熟，掌钳工人员不稳定，制坯煨弯达不到设计工装要求，使得坯料与模具型腔不符，在模锻成形时产生折叠;

（4）制坯锤砧边棱的圆角过小，在坯料上形成锐边，坯料在模锻成型时产生折叠;

（5）在模锻成形过程中，金属变形流动不畅，导致材料流动汇聚而形成折叠;

（6）模锻毛坯切边后，残余毛刺清理不及时，在锻二火时压入锻件，形成表面裂纹：

（7）原材料表面缺陷，金属中的非金属夹杂物或气孔在轧制和拉拔过程中随着金属的变形伸长而形成发纹，导致后续模锻过程中在毛坯表面形成裂纹。

综上所述分析，模锻件表面裂纹产生的原因很多，在制造过程中锻件表面非常容易产生裂纹缺陷，影响产品外观和质量，所以如何避免以上问题发生，就成为我们在生产过程中亟待解决的问题。

2.模锻件表面裂纹的工艺改进措施

2.1 合理掌握锻锤的打击力度，尽量避免变料过程中出现锤击力量过大而产生折叠;

2.2 加大锤砧四边倒角圆弧、减小变料过程中产生的台阶叠伤，如在变料过程中产生叠伤，必须停锻，打磨消除后再锻;

2.3 准确掌握变料长度，尽量与型腔保持一致，避免造成锻压过程中的折叠;

2.4 定岗定员，加强制坯人员的技术水平和熟练程度，使制坯煨弯符合工装与型腔，锻二火前修磨切边毛刺解决;

2.5 也可尝试改变制坯的工艺方式，由人工操作制坯变为机械制坯，例如采用楔横轧和辊锻机制坯代替空气锤，不但质量好而且效率高。

3.模锻件表面质量控制措施

3.1 针对模锻件表面裂纹，国家标准中规定了裂纹在模锻件上存在的深度和清除的要求，在标准GB/T 12362《钢质模锻件公差及机械加工余量》中指出“非加工表面的折叠和裂纹的深度，规定为厚度公差的1/3”;在标准GB/T 12361《钢质模锻件通用技术条件》中又指出“锻件非加工表面存在折叠、裂纹时，应打磨清除”。

3.2 模锻件表面裂纹质量控制措施主要有以下几个方面：

3.2.1 目视检测

工件自模锻工序完成后，在后序工件流转过程中加强目视检测，打磨工序在打磨过程中，需将目视可见裂纹按照标准规定要求全部打磨清除;转入抛丸工序经抛丸处理后，安排专人对抛丸工件进行复检，将发现的裂纹打磨清除;工件镀锌完成后，在码放和组装过程中逐个进行目视检测，将发现的裂纹返回打磨工序进行返修，直至合格。

3.2.2 依靠探伤仪器对裂纹进行检测

因部分轻微裂纹非目视所见，此时应依靠磁粉或渗透等探伤方法对工件进行检测，将发现的裂纹返回打磨工序进行返修，直至符合标准要求方可视为合格。

4.结论

模锻件表面裂纹形成原因比较复杂，经过上述工艺改进和质量控制措施的应用，以及对产品生产过程进行一段时间跟踪后，发现最终产品出现表面裂纹的现象大大降低，说明上述措施是可行的，取得了很好的效果，对于今后类似问题的解决积累了经验。

参考文献：

[1]傅耆寿 编著《锻压技术问答》[M]北京：机械工业出版社，1998.8

[2]中国机械工程学会锻压学会编《锻压手册》北京：机械工业出版社，2004.1

[3]GB/T 12361-2016，钢质模锻件通用技术条件[S]

[4]GB/T 12362-2016，钢质模锻件公差及机械加工余量[S]

作者简介：王淼 1979-，男 工程师 河北保定人 主要研究方向为：机械及吊装索具产品设计。