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1、 什么叫做锻造 在加压设备及工模具的作用下使坯料产生局 部或全部的塑性变形以获得一定的几何形状形 状和质量的锻件的加工方法称为锻造. 锻造的分类 自由锻造 只用简单的通用性工具或在锻造设备上、下砧间直 接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻 件. 利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法. 自由锻造的方法 镦粗使毛坯高度减小横断面积增大的 锻造工序. 局部镦粗在坯料上某一部分进行的镦粗. 镦粗的过程控制: 1.为了防止镦粗时产生纵向弯曲,圆柱体坯料 的高度与直径之比不应超过2.5-3,且镦粗前 坯料端面应平整,并与轴心线垂直. 镦粗时要 把坯料围绕着轴心线不断转动坯料发生弯曲 时必须立即
2、矫正。 芯棒拔长 它是在空心毛坯中加芯棒进行拔长以减小空 心处径壁厚而增加其长度的锻造工序 用于锻造长筒类锻件. 芯棒拔长的过程控制: 1.芯棒拔长都应以六角形为主要变形阶段 即圆六角圆,芯棒拔长应尽可能在V 型下砧或110下槽中进行. 2.翻转角度要准确,打击量在均匀,发现有壁 厚不均匀及两端面过度歪斜现象,应及时 把芯棒抽出,用矫正镦粗法矫正毛坯. 3.芯棒加工应有1/1002/100日锥度. 拔长使毛坯横断面积减小长度增加的 锻造工序. 拔长锻造工艺参数的选择就是要在保证质量的前 提下提高效率 1. 每次锤击的压下量应小于坯料塑性所允许的数 值并避免产生折叠因此每次压缩后的锻件宽 度与高
3、度之比应小于22.5b/h22.5否则翻 转90再锻造时容易产生弯曲和折叠。 2.每次送进量与单次压下量之比应大于11.5 即L/h/211.5生产中一般采用 L=(0.60.8) h (h为坯料高度)。如图 3. 为保证得到平滑的表面质量每次送进量应小于 0.750.8B(B为砧宽)要避免在锻件的同一变 形位置反复锤击。 4.方形坯料的对角线倒棱形锤击时,应打击得轻一 些可加大送进量和砧宽相等减小压下量。避 免中心部位产生裂纹。 5.防止端部产生内凹和夹层拔长坯料端部时坯 料端部应留出足够的长度或锻成圆鼓形。如图 园形断面方形断面当B/H 1.5时 A 0.4B 当B/H1.5时A 0.5B
4、 A03D 6.为了提高生产率和保证锻件质量拨长过 程应以方形断面为主如果坯料原始截面 为圆形最终断面也是圆形应按圆形 方形八角形圆形的顺序进行拨长并 以方形拨长为主要变形阶段。也可采用型 砧拨长生产效率更高. 7.上下砧的边缘应作出适当圆角防止表面 夹层 . 8. 对长坯料应从中间向面端拨长可将疏松 和偏折区挤到顶部去。短坯料可从一端开始 拨长向前推进 . 9.为保证锻件质量,避免出现折纹,每次送进后 的打击压下量不能太大,应使单边压下量 H/2小于送进量L即2L/H1 如图 冲孔在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工 序。 冲孔要求: 1.实心冲子冲孔冲孔坯料尺寸应符合以下条 件以避免冲孔发生“
5、走样”、裂纹和孔冲 偏等质量问题。如图所示 当Dod15时,可取Ho=H 当Dod15时,应取Ho=1.1-1.2H 2.冲孔前坯料必须镦粗使端面平整、高度减 小直径增大 . 3.冲子必须放正打击方向应和冲头端面垂直. 4.在冲子的冲孔内应撒上煤末或木炭粉以便 取出冲头 . 5.在冲孔过程中要不断地移动冲头并且让坯料 绕轴心线传动以避免孔位置偏斜 6.冲头要经常在水中冷却 . 扩孔减小空心毛坯壁厚而增加其内、外径 的锻造工序。 冲头扩孔是利用冲头锥面引起的径向分力 而进行扩孔的一种方法。 冲头扩孔应注意以下几方面 1.冲头扩孔时由于坯料切向受拉应力容 易胀裂每次扩孔量不宜太大。 如图 2.冲孔
6、扩孔时坯料的高度尺寸H1=1.05H (H1为扩孔前坯料 H为扩孔后高度). 3.为防止内孔胀裂每次扩孔量不宜太大每次 冲孔后允许扩孔12次一般取2040mm 当需 要多次扩孔时应中间加热每次加热一次允 许扩孔23次. 4.马架扩孔时芯轴应随孔径的扩大而逐步更 换芯轴直径应尽量可能选大. 为了保证质量对于金属锻件必须 进行质量检验。对检验出有缺陷的锻 件根据使用要求检验标准和缺 陷的程度确定其合格、报废或经过 修补后使用。 锻件缺陷分类的方法很多下面介绍 比较实用的两种分类方法 锻件缺陷表现形式分类 锻件的缺陷如按其表现形状来区分 可分为外部的、内部的、和性能的三 种。 外部缺陷如几何尺寸和形
7、状不符合要 求表面裂纹折迭、缺肉、错差、 模锻不足、表面麻坑、表面气泡和桔 皮状表面。这类缺陷显露在锻件的外 表面上比较容易发现或观察到。 锻件缺陷表现形式分类 内部缺陷又可以细分为低倍缺陷和显微缺陷 两类。前者如内裂、缩孔、疏松、白点、锻 造流纹紊乱、偏析、粗晶、石状断口、异金 属夹杂等后者如脱碳、增碳、带状组织、 铸造组织残留和碳化物偏析不符合要求等 内部缺陷存在于锻件的内部原因复杂不 易辨认常常给生产造成较大的困难。 锻件缺陷表现形式分类 反映在性能方面的缺陷如温室强度、塑性、 韧性或疲劳性能等不符合或者高温瞬时强 度持久强度、持久塑性、蠕变强度不符合 要求等。性能方面的缺陷只有在进行了
8、性 能试验之后才能确切知道。 锻件缺陷表现形式分类 值得注意的是外部、内部和性能方面的缺 陷这三者之间常常有不可分割的联系。例 如过热和过烧表现于外部为裂纹的形式 表现于内部则为晶粒粗大或脱碳表现的性 能方面则为塑性和韧性和降低。因此为了 准确确定锻件缺陷的原因除了必须辨明它 们的形态和特征之外还应注意拭出它们之 间的内在联系。 按生产缺陷的工序或过程分类 锻件缺陷按其产生于那个过程来区分可分为 原材料生产过程产生的缺陷、锻造过程产生的缺 陷和热处理过程产生的缺陷。按照锻造过程中各 工序的顺序还可将锻造过程中产生的缺陷细 分为以下几类由下料产生的缺陷由加热产生 的缺陷由锻造产生的缺陷由冷却产生
9、的缺陷 和由清理产生缺陷等。不同的工序可以产生形式 的缺陷但是同一种形式的缺陷也可以来自不 同的工序。由于产生锻件缺陷的原因往往与原材 料生产过程和锻造热处理过程有关。 一、原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷 锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。而 轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻 造加工成的半成品。一般情况下铸锭的内部缺 陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。例如 内部的成分与组织偏析等。原材料存在的各种缺 陷不仅会影响锻件的成形而且将影响锻件的 最终质量。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 1.表面裂纹 表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上 一般呈直线形状和轧制或锻造的主
10、变形方 向一致。造成这种缺陷的原因很多例如钢 锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸 长一面暴露到表面上和向内部深处发展。 又如在轧制时坯料的表面如被划伤冷却 时将造成应力集中从而可能沿划痕开裂等 等。这种裂纹若在锻造前不去掉锻造时便 可能扩展引起锻件裂纹。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 2.折叠 折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中 由于轧辊上的型槽定径不正确或因型槽磨 损面产生的毛刺在轧制时被卷入形成和材 料表面成一定倾角的折缝。对钢材折缝内 有氧化铁夹杂四周有脱碳。折叠若在锻造 前不去掉可能引起锻件折叠或开裂。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 3.结疤 结疤是在轧材表
11、面局部区域的一层可剥落的 薄膜。 结疤的形成是由于浇铸时钢液飞溅而凝结在 钢锭表面轧制时被压成薄膜贴附在轧材 的表面即为结疤。锻后锻件经酸洗清理 薄膜将会剥落而成为锻件表面缺陷。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 4.层状断口 层状断口的特征是其断口或断面与折断了的石板、 树皮很相似。 层状断口多发生在合金钢铬镍钢、铬镍钨钢 等碳钢中也有发现。这种缺陷的产生是由于 钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏 松等缺陷在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长 使钢材呈片层状。如果杂质过多锻造就有分层 破裂的危险。层状断口越严重钢的塑性、韧性 越差尤其是横向力学性能很低所以钢材如具 有明显的层片状缺陷
12、是不合格的。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 5.亮线亮区 亮线是在纵向断口上呈现结晶发亮的有反射 能力的细条线多数贯穿整个断口大多数 产生在轴心部分。 亮线主要是由于合金偏析造成的。 轻微的亮线对力学性能影响不大严重的亮 线将明显降低材料的塑性和韧性。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 6.非金属夹杂 非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程 中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学 反应形成的。另外在金属熔炼和浇铸时由于 耐火材料落入钢液中也能形成夹杂物这种夹 杂物统称夹渣。在锻件的横断面上非金属夹杂 可以呈点状、片状、链状或团块状分布。严重的 夹杂物容易引起锻件开裂或降
13、低材料的使用性能。 由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷 通常有 7.碳化物偏析 碳化物偏析经常在含碳高的合金钢中出现。 其特征是在局部区域有较多的碳化物聚集。 它主要是钢中的莱氏体共晶碳化物和二次网 状碳化物在开坯和轧制时未被打碎和均匀 分布造成的。碳化物偏析将降低钢的锻造变 形性能易引起锻件开裂。锻件热处理淬火 时容易局部过热、过烧和淬裂。制成的刀具 使用时刃口易崩裂。 加热工艺不当常产生的缺陷 1.脱碳 脱碳是指金属在高温下表层的碳被氧化使得表 层的含碳量较内部有明显降低的现象。 脱碳层的深度与钢的成分、炉气的成分、温度和 在此温度下的保温时间有关。采用氧化性气氛加 热易发生脱碳高碳钢易脱碳含
14、硅量多的钢也 易脱碳。 脱碳使零件的强度和疲劳性能下降磨损抗力减 弱。 加热工艺不当常产生的缺陷 2.增碳 经油炉加热的锻件常常在表面或部分表面发生 增碳现象。有时增碳层厚度达1.51.6mm增碳 层的含碳量达1质量分数左右局部点含碳 量甚至超过2质量分数出现莱氏体组织。 这主要是在油炉加热的情况下当坯料的位置靠 近油炉喷嘴或者就在两个喷嘴交叉喷射燃油的区 域内时由于油和空气混合得不太好因而燃烧 不完全结果在坯料的表面形成还原性的渗碳气 氛从而产生表面增碳的效果。 增碳使锻件的机械加工性能变坏切削时易打刀。 加热工艺不当常产生的缺陷 3.过热 过热是指金属坯料的加热温度过高或在规定的 锻造与热
15、处理温度范围内停留时间太长或由于 热效应使温升过高而引起的晶粒粗大现象。 碳钢亚共析或过共析钢过热之后往往出现魏 氏组织。马氏体钢过热之后往往出现晶内织构 工模具钢往往以一次碳化物角状化为特征判定过 热组织。钛合金过热后出现明显的相晶界和平 直细长的魏氏组织。合金钢过热后的断口会出现 石状断口或条状断口。过热组织由于晶粒粗大 将引起力学性能降低尤其是冲击韧度。 加热工艺不当常产生的缺陷 一般过热的结构钢经过正常热处理正火、 淬火之后组织可以改善性能也随之恢 复这种过热常被称之为不稳定过热而合 金结构钢的严重过热经一般的正火包括高 温正火、退火或淬火处理后过热组织不 能完全消除这种过热常被称之为稳定过热。 加热工艺不当常产生的缺陷 4.过烧 过烧是指金属坯料的加热温度过高或在高温加热区停留时 间过长炉中的氧及其它氧化性气体渗透到金属晶粒间的 空隙并与铁、硫、碳等氧化形成了易熔的氧化物的共 晶体破坏了晶粒间的联系使材料的塑性急剧降低。过 烧严重的金属撤粗时轻轻一击就裂拔长时将在过烧处 出现横向裂纹。 过烧与过热没有严格的温度界线。一般以晶粒出现氧化及 熔化为特征来判断过烧。对碳钢来说过烧时晶界熔化、 严重氧化工模具钢高速钢、Cr12型钢等过烧时晶界 因熔化而出现鱼骨状莱氏体。铝合
