预成形坯形状设计方案及注意事项

在实际生产中，预成形坯形状选择是极为重要的，一般大体上分为两类：

1）近似形状。预成形坯与最终锻件形状相近，类似热复压的情况。适于制造连杆和直齿轮类零件。

2）简单形状。预成形坯形状较简单，与锻件形状差别较大。一般是锻件形状的一种简化。这种情况预成形坯锻造时，不仅只是高向镦粗变形或压实，而且通过较大的塑性流动充满模具型腔。

对于形状较复杂的粉末锻件的预成形坯，可以对其不同部位及性能要求，分别进行设计，以保证致密成形而不产生裂纹。例如带胫法兰零件，如图5-5-12所示。如果采取近似形状预成形坯，锻造时只是简单的轴向压实，由于没有水平方向的塑性流动，不能满足力学性能要求。为此必须从新考虑预成形坯的形状。图5-5-13给出了这种法兰两种可能的预成形坯的形状。图5-5-13a预成形坯的形状是充满法兰的胫部，通过镦粗来充满法兰的盘部。图5-5-13b预成形坯形状是充满法兰盘部，法兰的胫部是通过锻造时的挤压形成。图5-5-13a的情况径向应变是ε_d=ln（26.51/5）=0.575，显然大于该材料预成形坯的塑性极限值，因此不能采用。图5-5-13b是反挤法兰的盘部使之充满法兰胫部。如果预成形坯内孔与心轴之间，变形时过早的接触，就会由于摩擦的作用，产生拉应变，导致法兰胫的顶部产生开裂。为此要求预成形坯内孔与心轴之间留有一定间隙，以避免内表面过早接触心轴，需要选择确定合适的预成形坯内孔径尺寸。

图5-5-12 带胫法兰盘零件形状与尺寸

图5-5-13 长胫法兰盘零件的两种预成形坯形状设计方案

图5-5-14 带凸缘的长胫法兰类锻件图(www.xing528.com)

另一种典型的粉末锻造零件是带凸缘的长胫法兰类件，如图5-5-14所示。这是由法兰胫-法兰盘-凸缘的组合。此种复杂形状零件，一般也不采用近似热复压的预成形坯形状，而是采用了有利于提高锻件性能的环形预成形坯形状。如图5-5-15所示，给出了四种可能的预成形坯设计方案。

方案图5-5-15b和图5-5-15d两种情况预成形坯不能使用，因为当金属环绕模冲向上流动时，在外凸缘处将产生裂纹，这是由于镦粗径向流动过大鼓肚产生拉应力所致。图5-5-15c的情况类似图5-5-13b中预成形坯形状讨论中的情况，预成形坯内孔必须与心轴留有间隙，没有间隙必然也会在法兰胫部顶端产生裂纹。由此可知，只有图5-5-15a种情况的预成形坯的形状设计是合理的，能够采用。

图5-5-15 四种可能的形状的预成形坯设计方案

a）内孔有间隙，外径无间隙 b）外径有间隙，内孔无间隙 c）外径和内孔均无间隙 d）外径和内孔均有间隙

图5-5-16 三种基本的常规压制方式

a）单向压制 b）双向压制 c）浮动压制