鍛件預成形坯的設計與成形

       預成形坯的設計是根據鍛件的重量、密度、形狀和尺寸要求，設計預成形坯的密度、形狀和尺寸的。最基本的原則就是在鍛造時有利于預成形坯的致密和充滿模膛，同時在充滿模膛前應盡可能使預成形坯有較大的橫向塑性流動。但在充滿模具型腔前的塑性變形量不能大于預成形坯塑性允許的極限值。另外還必須考慮預成形坯在充滿模具型腔時，各部位的應力狀態應盡可能處于三向壓應力狀態下，避免或減小拉應力狀態。

       一、預成形坯密度選擇

       密度是預成形坯的基本參數。根據預成形坯密度及鍛件質量，求得預成形坯的體積，然后根據預成形坯的高徑比，分別確定預成形坯的高度及徑向尺寸。以此作為壓制模尺寸設計的依據。

粉末鍛件的最終密度主要是由鍛造變形決定的，一般與預成形坯密度關系不大。預成形坯密度選擇主要考慮預成形坯要有足夠強度，保證在生產工序之間的傳輸過程不損壞，形狀完整。為此一般冷壓制后的預成形坯密度為理論密度的80%左右。

       二、預成形坯形狀設計

       在實際生產中，預成形坯形狀選擇是極為重要的，大體上分為兩類：

       1.近似形狀，預成形坯與最終鍛件形狀相近，類似熱復壓的情況。

       2.簡單形狀，預成形坯形狀較簡單，與鍛件形狀差別較大。一般是鍛件形狀的一種簡化。這種情況預成形坯鍛造時，不僅只是高向鐓粗變形或壓實，而且通過較大的塑性流動充滿模具型腔。

       對于形狀較復雜鍛件的預成形坯，可以對其不同部位及性能要求，分別進行設計，以保證致密成形，而不產生裂紋。如果采取近似形狀預成形坯，鍛造時只是簡單的軸向壓實，由于沒有水平方向的塑性流動，不能滿足力學性能要求。為此必須重新考慮預成形坯的形狀。

       三、預成形坯的壓制成形

       預成形坯的壓制是通過模具對粉末施加壓力，使粉末顆粒在室溫下聚集成一定形狀、尺寸、密度、強度的粉末坯體，這種坯體稱壓坯或生坯。

       粉末基本壓制方式有三種：單向壓制、雙向壓制、浮動壓制。

       粉末壓制包括粉末預處理及混粉、稱粉、裝粉、壓制、脫模等過程，與傳統的粉末冶金工藝相同。

       四、預成形坯的燒結

       粉末鍛造主要分為預成形坯燒結和不燒結兩種熱鍛，對于預合金粉末預成形坯，可以直接加熱到鍛造溫度進行鍛造，可以得到與燒結鍛造同樣性能的鍛件。對于采用混合元素粉末原料和不含碳的部分預合金粉末制成的混碳預成形坯，一般采取燒結鍛造。燒結的目的是為了合金化或使成份更均勻，增加預成形坯密度和塑性。另一方面燒結還可進一步降低鍛件的含氧量，使之在幾百ppm之內。燒結工藝主要控制的工藝參數為燒結溫度、時間和燒結氣氛。