鍛件縮水率估算-避免熱成形後尺寸不足的冏境

2021/09/15閱讀時間約 1 分鐘
剛跨入鍛造的時候,遇到開發各種材料的熱鍛零件,在設計模具時完全不知道要怎麼抓縮水率,只能去找老師傅問,通常會得到籠統的放大1.5%(或自己想),當請教老師傅這數據怎麼算出來的,也只能告訴你是經驗值或者那位前輩傳下來的,這讓當時的我頭很暈,因為鍛件公差差太大了!
後來去找了一些資料,其實是有一些公式可以計算的,而且不單單只考慮鍛件的熱膨脹量,因為模具也會加溫,所以需一併計算模具的熱膨脹量,更精確一點的還有計入模具鍛造時的變形量,不過變形的狀況難以取決,所以我一般都先不考慮,進行第一次試模再來修正,通常不會差很多(差很多的記得補強,不然久了模具容易損壞)。
原則上要先去找出鍛造素材與模具的線膨脹係數,一般的材料書籍應該都可以找的到,但是有時候找不到你所需要的區間溫度膨脹係數,沒關係!盡量接近就可以了,畢竟熱鍛是一種預成形的概念,大部分需要後續的整形或加工。
鍛件膨脹量的概念是這樣的,當你將材料加溫到1,200度,假設將模具尺寸設計成最終成品的狀態,在鍛壓過程中1,200度的胚料在25度的成品模具內成形,此時1,200度的鍛件尺寸是您最終需求的尺寸,而當1,200度的鍛件冷卻到25度時,因熱脹冷縮的因素,最後所得的鍛件卻比設計的產品尺寸還小,當預留加工量不足時,鍛件就會變成報廢品。
所以就需在模具設計的時候將尺寸加上膨脹量,這樣1,200度的材料鍛壓在已經放大後的模具,鍛件冷卻到25度後,才會是您所需要的產品;另外,一般模具會加熱到250度左右,所以模具也會因為熱脹冷縮因素而變大,那這個變大的量就會讓你的1,200度的鍛件尺寸同步變大,那冷卻到25度的鍛件尺寸當然也是增加,會造成後續整形困難或加工量增加,因此模具的熱膨脹量必須於模具設計的時候將它去除。
都是血淚史
溫熱鍛造件尺寸縮水率估算法
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HIKO
筆者專職於固態金屬成形製程開發,為鍛造製程與模具設計本科,後從事鋁合金輪圈設計及鍛造生產,接續於研究單位專注鋁/鎂/鈦/不銹鋼/高溫合金之鍛造、擠型、異型冷抽、熱沖壓製程研究,對於碳鋼、鋁合金冷熱鍛造與黑色金屬、不銹鋼、鈦合金熱擠壓製程有較深入的開發經驗,並致力推廣熱間製程用特種玻璃防護潤滑。
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