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1、第一章第一章 锻造用原材料准备锻造用原材料准备碳素钢碳素钢合金钢合金钢有色金属及其合金有色金属及其合金铸锭铸锭轧材轧材挤压棒材挤压棒材锻坯锻坯按化学成分按化学成分按加工状态按加工状态2.2.毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定: : 根据锻件图和锻造工艺确定。根据锻件图和锻造工艺确定。1.1.材料选择材料选择本章内容本章内容：1 1、锻造用原材料、锻造用原材料; ; 2 2、下料方法、下料方法原材料的准备主要有两个方面原材料的准备主要有两个方面： 1 11 1 锻造用钢锭及型材锻造用钢锭及型材1.1.结构组成结构组成冒口区：占钢锭重量冒口区：占钢锭重量18182525。锭身区：有用部分。锭身区：有用部
2、分。底部区：占钢锭重量底部区：占钢锭重量5 57 7。一、模铸钢锭的内部结构一、模铸钢锭的内部结构锻造或轧制前锻造或轧制前要要“掐头去尾掐头去尾”2.组织演化组织演化中部柱状晶区中部柱状晶区表面细等轴晶区表面细等轴晶区单向导热和顺序凝固造成。单向导热和顺序凝固造成。表面细等轴晶游离，枝晶熔断，表面细等轴晶游离，枝晶熔断，液面上凝壳晶体的沉积形成。液面上凝壳晶体的沉积形成。中心等轴晶区中心等轴晶区表面受到激冷，产生较大的过表面受到激冷，产生较大的过冷，再加上模壁形核和液体金冷，再加上模壁形核和液体金属对流作用形成。属对流作用形成。分为三个区分为三个区物理性能不均匀：物理性能不均匀：缩孔、气孔、裂
3、纹缩孔、气孔、裂纹结晶组织不均匀：结晶组织不均匀：粗细不均粗细不均化学成分不均匀：化学成分不均匀：偏析偏析4.4.钢锭清理钢锭清理 3.3.存在三个不存在三个不 均匀性均匀性碳钢碳钢表面清理：表面清理：打磨溅疤等表面缺陷。打磨溅疤等表面缺陷。冒口占钢锭冒口占钢锭25253030。底部占钢锭底部占钢锭7 71010切除冒口和底部切除冒口和底部合金钢合金钢冒口占钢锭冒口占钢锭18182525。底部占钢锭底部占钢锭5 57 7二、连铸钢锭二、连铸钢锭。 连铸是将成分、温度连铸是将成分、温度合格的钢液通过连铸机直合格的钢液通过连铸机直接铸成钢坯的工艺。钢坯接铸成钢坯的工艺。钢坯形状主要有截面为圆形和形
4、状主要有截面为圆形和方形和异型截面等。方形和异型截面等。连铸设备工作照片连铸设备工作照片1 1节省工序缩短流程；节省工序缩短流程；提高金属收得率，模铸提高金属收得率，模铸钢锭开坯切头切尾金属损钢锭开坯切头切尾金属损失达，连续铸失达，连续铸造损失仅；造损失仅；降低能量消耗，热装和降低能量消耗，热装和直接轧制避免再加热工序；直接轧制避免再加热工序； 4.4.生产易于实现机械化和自生产易于实现机械化和自动化；动化；几乎所有钢种均可连铸，几乎所有钢种均可连铸，产品质量日益提高。产品质量日益提高。 连续铸造的特点：连续铸造的特点：三、钢锭的主要缺陷三、钢锭的主要缺陷 五种五种1.1.偏析偏析 1 1）定
5、义：）定义：钢锭各处成分和杂质分布不均匀的现象。钢锭各处成分和杂质分布不均匀的现象。分为枝晶偏析和区域偏析。分为枝晶偏析和区域偏析。 2 2）偏析消除）偏析消除区域偏析：区域偏析：反复镦粗拔长。反复镦粗拔长。枝晶偏析枝晶偏析：锻造、再结晶、高温扩散、锻后热处理消除。：锻造、再结晶、高温扩散、锻后热处理消除。2.2.夹杂夹杂 1) 1)定义：定义：不溶解于金属基体的非金属化合物，称之不溶解于金属基体的非金属化合物，称之为夹杂。常见的夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐为夹杂。常见的夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐等。等。 3.气体气体 钢中常见的气体主要有：氧、氢、氮等。其中氧与钢中常见的气体主
6、要有：氧、氢、氮等。其中氧与氮以其化合物形式存在，钢液中气体含量较多时，会形成氮以其化合物形式存在，钢液中气体含量较多时，会形成气泡。气泡。 氢的危害最为严重，含量较高形成白点和氢脆缺陷。氢的危害最为严重，含量较高形成白点和氢脆缺陷。减轻钢中气体含量措施：加强脱氧、炉外精炼、真空除气。减轻钢中气体含量措施：加强脱氧、炉外精炼、真空除气。 4.4.缩孔和缩松缩孔和缩松 缩孔的形成：缩孔的形成：收缩引起，得不到补缩时变产生缩孔或收缩引起，得不到补缩时变产生缩孔或缩松。缩松。 减轻的措施：减轻的措施：设计冒口、增加变形量及其锻比。设计冒口、增加变形量及其锻比。5.5.溅疤溅疤 形成：形成：浇注时钢液
7、冲击钢锭模底部产生飞溅到模壁浇注时钢液冲击钢锭模底部产生飞溅到模壁上，溅珠不能和钢锭凝固成一体形成溅疤。溅疤在锻造过上，溅珠不能和钢锭凝固成一体形成溅疤。溅疤在锻造过程会形成夹层。程会形成夹层。四、型材常见缺陷四、型材常见缺陷 轧制、挤压锻造过程产生的缺陷。分为轧制、挤压锻造过程产生的缺陷。分为8 8种。种。 1. 1.划痕：划痕：轧制等加工过程表面划出的伤痕，形成划痕。轧制等加工过程表面划出的伤痕，形成划痕。 2. 2.发裂：发裂：钢锭皮下气孔被压扁拉长破裂形成的发状裂钢锭皮下气孔被压扁拉长破裂形成的发状裂纹。纹。 3. 3.折叠：折叠：轧制表面金属被翻入内层并被拉长，形成折轧制表面金属被翻
8、入内层并被拉长，形成折叠。叠。4.4.结疤结疤 形成：形成：浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，轧制浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，轧制过程被辗轧成薄膜而附在轧材表面。过程被辗轧成薄膜而附在轧材表面。5.5.碳化物偏析碳化物偏析 形成：形成：碳含量高的合金钢，由于钢中的碳化物在开坯碳含量高的合金钢，由于钢中的碳化物在开坯和轧制过程未被打碎和不均匀分布形成碳化物偏析和轧制过程未被打碎和不均匀分布形成碳化物偏析, ,有些有些还出现锭型偏析。还出现锭型偏析。6.6.白点白点 形成：形成：钢中氢含量较高时，在热压力加工冷却太快时钢中氢含量较高时，在热压力加工冷却太快时容易产生白点。容易产生白点。7.7
9、.非金属夹杂非金属夹杂 钢中的一些夹杂物轧制时被压碎或轧成条状，夹钢中的一些夹杂物轧制时被压碎或轧成条状，夹杂物破坏基体连续性，影响力学性能。杂物破坏基体连续性，影响力学性能。8.8.粗晶环粗晶环 铝和镁合金的挤压棒材，在其横断面的外层环形区域，铝和镁合金的挤压棒材，在其横断面的外层环形区域，常出现粗大晶，成为粗晶环。常出现粗大晶，成为粗晶环。12 下料方法下料方法常用下料方法主要有常用下料方法主要有: : 剪切下料，冷折下料，切削下料，熔割下料，锤上下料剪切下料，冷折下料，切削下料，熔割下料，锤上下料等等1.1.剪切法剪切法1 1）特点：）特点：生产率高，操作简单，切口无金属损耗，端面生产率
10、高，操作简单，切口无金属损耗，端面局部被压扁，端面不平整，剪切面常有毛刺。局部被压扁，端面不平整，剪切面常有毛刺。剪切法下料示意图剪切法下料示意图金属棒料金属棒料压缩区压缩区拉缩区拉缩区塑剪区塑剪区断裂区断裂区剪切材料及其剪切状态如表剪切材料及其剪切状态如表1-1所示（所示（P10）2）剪切方式）剪切方式分为分为冷剪切法冷剪切法热剪切法热剪切法 高碳钢和合金钢加热高碳钢和合金钢加热400400700700。 3 3）剪切下料过程）剪切下料过程 分为三个阶段：分为三个阶段：裂纹出现阶段裂纹出现阶段 裂纹扩展阶段裂纹扩展阶段断裂断裂影响剪切质量的影响影响剪切质量的影响 刀刃利钝程度刀刃利钝程度刀片
11、间隙刀片间隙支承情况支承情况材料性质材料性质刀刃较钝，发刀刃较钝，发生大塑性变形生大塑性变形断面变形断面变形端面弯曲端面弯曲端面出现锯齿状端面出现锯齿状出现裂纹出现裂纹刀口间隙大，刀口间隙大，坯料弯曲坯料弯曲刀口间隙过小，刀口间隙过小，上下裂纹不重上下裂纹不重合。合。塑性差材料容塑性差材料容易产生裂纹易产生裂纹4 4）改善剪切质量的措施）改善剪切质量的措施采用预热剪：采用预热剪：提高塑性，减少裂纹缺陷提高塑性，减少裂纹缺陷带支承剪切下料：带支承剪切下料：避免了弯曲。避免了弯曲。轴向加压剪切法：轴向加压剪切法：改善断面平整度。改善断面平整度。带支承剪切带支承剪切动模动模固定模固定模5 5）剪切力
12、计算）剪切力计算 （N N） 式中式中F F：截面积（：截面积（mmmm2 2），）， ：剪切强度（：剪切强度（MPa），一般），一般（0.70.8）b 。 K：系数，考虑刀片磨钝和间隙的变化，一般系数，考虑刀片磨钝和间隙的变化，一般K K取取1.01.01.21.2轴向加力轴向加力轴轴向向加加力力动刀片动刀片定刀片定刀片弹性区弹性区塑变区塑变区剪切变形区剪切变形区二、冷折法二、冷折法 先开一缺口，在外力作用下折断。下料效率高，工具简单，用先开一缺口，在外力作用下折断。下料效率高，工具简单，用于硬度较高的材料。于硬度较高的材料。折断法下料示意图折断法下料示意图三、锯切法三、锯切法利用锯进行下料
13、的方法。利用锯进行下料的方法。主要的方法有：主要的方法有：圆盘锯、带锯、弓形锯。圆盘锯、带锯、弓形锯。下料特点：下料特点：尺寸精确、锯割端面平整。生产效率低，锯口损耗大。尺寸精确、锯割端面平整。生产效率低，锯口损耗大。使用范围：使用范围：各种钢、有色合金及其高温合金一般高温回火态下料。各种钢、有色合金及其高温合金一般高温回火态下料。 带锯锯床带锯锯床 圆盘锯床圆盘锯床锯片厚度：锯片厚度：38mm，圆片圆周速度，圆片圆周速度0.51m/s锯割最大直径：锯割最大直径：750mm四、砂轮片切割法四、砂轮片切割法 利用高速旋转的砂轮片与坯料之间发生剧烈的摩擦并产生高利用高速旋转的砂轮片与坯料之间发生剧
14、烈的摩擦并产生高热使金属软化甚至局部溶化，在磨削作用下切断坯料。热使金属软化甚至局部溶化，在磨削作用下切断坯料。下料特点：下料特点：小尺寸坯料，设备简单，操作方便，下料长度精确，小尺寸坯料，设备简单，操作方便，下料长度精确，却面平整，无毛刺及斜口，切割不受坯料硬度显著，但砂轮片消却面平整，无毛刺及斜口，切割不受坯料硬度显著，但砂轮片消耗较大。耗较大。砂轮锯结构砂轮锯结构 电机功率：电机功率：5 510KW10KW 锯片线切割速度锯片线切割速度505060m/s60m/s 砂轮片厚砂轮片厚4 46mm6mmF砂轮下料缺点：砂轮下料缺点：材料消耗大；噪音大；安材料消耗大；噪音大；安全性差。全性差。五、气割法五、气割法利用气割器或普通焊枪，溶化局部坯料切断坯料。利用气割器或普通焊枪，溶化局部坯料切断坯料。特点：特点：设备简单，可以在野外工作，设备简单，可以在野外工作，可切割各种断面，可切割各种断面，切口切口平整度及坯平整度及坯料料精度差精度差，含，含碳量高碳量高坯料坯料需要预热需要预热，下料生产率低，劳动条件差，技术下料生产率低，劳动条件差，技术操作要求高操作要求高。六、其它下料方法六、其它下料方法电机械切割电机械切割电火花切割电火花切割本章结束本章结束
