在法蘭或鍛件的坯料上鍛制出透孔或不透孔的工序稱為沖孔。
沖孔分為開式沖孔和閉式沖孔。開式沖孔又分為實心沖子沖孔和空心沖子沖孔。
沖孔過程中的主要缺陷是“走樣”側表面裂紋、內孔圓角處裂紋和孔沖偏等。
所謂法蘭鍛件沖孔“走樣”是指開式沖孔時坯料高度減小,外徑上小下大,而且下端面突出,上端面凹進等現象。
“走樣”和裂紋等缺陷是與沖孔時的受力和變形情況有關的。沖孔時沖頭下部的金屬是直接受力區,其周圍的金屬是間接受力區。金屬的變形可看做是環形金屬包圍下的鐓粗,金屬被壓縮后髙度減小,橫截面積增大,向四周徑向外流,但受到環壁的限制,故處于三項向受壓的應力狀態。受力和變形主要是由于變形引起的。金屬徑向外流時,使金屬徑向受還,切向受拉,在高度方向,金屬向下流動時,借助剪切應力對B區金屬有一個拉縮作用。愈靠近內側受拉縮愈嚴重。沖孔時愈小,即沖孔區愈薄時,拉縮和走樣愈顯著。但是,如果法蘭鍛件沖孔區很厚,可能處于彈性狀態,僅內側發生塑性變形,這時內側金屬徑向被壓縮,高度可能增大,猶如打硬度一樣,“走樣”很小。
法蘭鍛件采用低塑性材料開式沖孔時毛坯外側表面裂紋的產生就是由于法蘭鍛件毛坯向外流動時的外徑被迫地擴大,使外側金屬受到切向拉應力,當超過金屬當時的強度極限時,便產生裂紋破壞。沖孔時法蘭鍛件愈薄時,最外層金屬受到的 切向拉應力和拉應變愈大,故愈易產生裂紋。
沖孔時內孔圓角處的裂紋是由于此處溫度降低較多,塑性較低,加之沖子一般都有錐度,當沖子往下運動時,此處便被脹裂。因此,沖子的錐度不宜過大,當沖低塑性材料時,如Crl2型鋼,不僅要求沖子錐度較小,而且要經過多次加熱逐步沖成。
大型法蘭鍛件在水壓機上沖孔時,當孔徑大于450mm時,一般采用空心沖頭沖孔,這樣可以減小外層金屬的切向拉應力,避免產生側表面裂紋,并能除掉錠料中心部分質量不好的金屬。
沖孔過程中的另一個問題是孔沖偏。引起孔沖偏的原因很多,如沖子放偏,環形部分法蘭鍛件金屬性質不均,沖頭各處的圓角、斜度不一致等,均可使孔沖偏。原坯料愈高,愈容易沖偏。因此沖孔時,法蘭鍛件坯料的髙度一般小于直徑。
沖頭的形狀對沖孔時金屬的流動有很大影響,例如錐形沖頭和橢圓形沖頭均有助于減小沖孔時的“走樣”,但這樣的沖頭很賽易將孔沖歪,因此,自由鍛沖孔時,沖頭一般用平頭的,在轉角處取不太大的圓角。




