锻造工艺过程

第三节锻造工艺过程一、加热(一)锻造温度范围的确定锻造温度范围是指锻件由开始锻造温度(称始锻温度)到停止锻造温度(称终锻温度)的间隔。(1)始锻温度的确定。在不出现过热、过烧等加热缺陷的前提下，应尽量提高始锻温度，使金属具有良好可锻性。始锻温度一般控制在固相线以下150～250℃。机械制造基础第十一章(2)终锻温度的确定。终锻温度过高，停止锻造后金属的晶粒还会继续长大，锻件的力学性能也随之下降；终锻温度过低，金属再结晶进行得不充分，加工硬化现象严重，内应力增大，甚至导致锻件产生裂纹。(二)金属在加热时易产生的缺陷1．氧化、脱碳钢加热到一定温度后，表层的铁和炉气中的氧化性气体(02、C02、H20、SO2、)发生化学反应，使钢料表层形成氧化皮(铁的氧化物FeO、Fe304、Fe203)，这种现象称为氧化。大锻件表层脱落下来的氧化铁皮厚度可达7～8mm，钢在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失，称为烧损。钢加热到高温时，表层中的碳被炉气中的O2、C02等氧化或与氢产生化学作用，生成CO或甲烷而被烧掉。这种因钢在加热时表层碳量降低的现象称为脱碳。脱碳的钢，使工件表面变软，强度和耐磨性降低。钢中碳的质量分数越高，加热时越易脱碳。减少脱碳的方法是：（1）采取快速加热；（2）缩短高温阶段的加热时间，对加热好的坯料尽快出炉锻造；（3）加热前在坯料表面涂上保护涂层。2．过热、过烧过热是指金属加热温度过高，加热时间过长而引起晶粒粗大的现象。过热使钢坯的可锻性和力学性能下降，必须通过退火处理来细化晶粒以消除过热组织，不能进行退火处理的钢坯可通过反复锻打来改善晶粒度。二、锻造成形金属加热后，就可锻造成形，根据锻造时所用的设备、工模具及成形方式的不同，可将锻造成形分为自由锻成形、模锻成形和胎模锻成形等。第四节自由锻造一、自由锻造的特点及设备(视频)(1)改善组织结构，提高力学性能。通过锻打，金属内部粗晶结构被打碎；气孔、缩孔、裂纹等缺陷被压合，提高了致密性，金属的纤维流线在锻件截面上合理分布，提高了金属的力学性能。(2)成本低，经济性合理。锻压设备、工具通用性好，生产准备周期短，便于更换产品。(3)工艺灵活，适用性强。锻件质量可以从1kg～300t，是锻造大型锻件的唯一方法。(4)锻件尺寸精度低。锻件的形状、尺寸精度取决于技术工人的水平。自由锻主要用于单件小批、形状不太复杂、尺寸精度要求不高的锻件及一些大型锻件的生产。2．自由锻设备自由锻设备分两类：一类是产生冲击力的设备，如空气锤和蒸汽一空气锤；另一类是产生静压力的设备，如水压机等。(1)空气锤。空气锤的结构简单，操作灵活，维修方便。由于受压缩缸和工作缸大小的限制，空气锤吨位较小，锤击能力也小。空气锤吨位一般在40kg～1000kg，常用吨位范围为65kg～750kg。锻锤吨位是指落下部分(锤头、锤杆、活塞和上抵铁等)的质量。(2)水压机。水压机是在静压力下使坯料产生塑性变形，工作平稳，噪声小，工作条件好；能产生数万kN压力，锻透深度大；变形速度慢，有利于获得金属再结晶组织，改善了锻件的内部组织。水压机的缺点是设备庞大，结构复杂，价格昂贵。机械制造基础第十一章二、自由锻造的基本工序自由锻造工序分三类，即辅助工序、基本工序和精整工序。自由锻工序简图见下表。工序说明示意图辅助工序辅助工序是为基本工序操作方便而进行的预先变形，如压钳口、压钢锭棱边、压肩等基本工序基本工序是改变坯料形状、尺寸以获得所需锻件的工艺过程。如镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等基本工序基本工序是改变坯料形状、尺寸以获得所需锻件的：工艺过程。如镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等修整工序修整工序是用来修整锻件表面缺陷，使其符合图样要求。如校正、平整、滚圆等3．确定锻造工序根据自由锻工艺特点及锻件的结构特征，确定采用一个或多个工序的最佳组合。各类自由锻件采用的锻造工序见下表。类别图例锻造用工序I实心圆截面光轴及阶梯轴拔长，压肩，打圆Ⅱ实心方截面光杆及阶梯杆拔长，压肩，整修，冲孔Ⅲ单拐及多拐曲轴拔长，分段，错移，打圆，扭转Ⅳ空心光环及阶梯环镦粗，冲孔，在心轴上扩孔，定径V空心筒镦粗，冲孔，在心轴上拔长，打圆Ⅵ弯曲件拔长，弯曲四、自由锻造锻件的结构工艺性自由锻造锻件结构设计的原则是：除满足使用性能要求外，还要考虑自由锻造的设备、工具及工艺特点，尽量使锻件外形简单，易于锻造自由锻造锻件结构工艺性见下表。工艺要求图例工艺性差工艺性好避免锥面和斜面避免圆柱面与圆柱面相交避免非规则截面与非规则外形避免肋板和凸台等结构截面有急剧变化或形状复杂的零件，可分段锻造，再用焊接或机械连接，组成整体