鍛造相關(guān)工藝基礎(chǔ)知識點 更新時間:2023-10-20 點擊次數(shù):583次
鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法,是鍛壓(鍛造與沖壓)的組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷,優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu),同時由于保存了完整的金屬流線,鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件,除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外,多采用鍛件。
鋼的開始再結(jié)晶溫度約為727℃,但普遍采用800℃作為劃分線,高于800℃的是熱鍛;在300~800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛,在室溫下進(jìn)行鍛造的稱為冷鍛。 用于大多數(shù)行業(yè)的鍛件都是熱鍛,溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機械等零件的鍛造,溫鍛和冷鍛可以有效的節(jié)材。
根據(jù)成形機理,鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)、特殊鍛造。
指用簡單的通用性工具,或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。采用自由鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱為 自由鍛件。自由鍛都是以生產(chǎn)批量不大的鍛件為主,采用鍛錘、液壓機等鍛造設(shè)備對坯料進(jìn)行成形加工,獲得合格鍛件。自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。 模鍛又分為開式模鍛和閉式模鍛.金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件,模鍛一般用于生產(chǎn)重量不大、批量較大的零件。 模鍛可分為熱模鍛、溫鍛和冷鍛。溫鍛和冷鍛是模鍛的未來發(fā)展方向,也代表了鍛造技術(shù)水平的高低。 按照材料分,模鍛還可分為黑色金屬模鍛、有色金屬模鍛和粉末制品成形。顧名思義,就是材料分別是碳鋼等黑色金屬、銅鋁等有色金屬和粉末冶金材料。 擠壓應(yīng)歸屬于模鍛,可以分為重金屬擠壓和輕金屬擠壓。 閉式模鍛和閉式鐓鍛屬于模鍛的兩種先進(jìn)工藝,由于沒有飛邊,材料的利用率較高。用一道工序或幾道工序就可能完成復(fù)雜鍛件的精加工。由于沒有飛邊,鍛件的受力面積就減少,所需要的荷載也減少。但是,應(yīng)注意不能使坯料完全受到限制,為此要嚴(yán)格控制坯料的體積,控制鍛模的相對位置和對鍛件進(jìn)行測量,努力減少鍛模的磨損。 碾環(huán)是指通過專用設(shè)備碾環(huán)機生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件,也用來生產(chǎn)汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。 特種鍛造包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式,這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。 例如,輥鍛可以作為有效的預(yù)成形工藝,大幅降低后續(xù)的成形壓力;楔橫軋可以生產(chǎn)鋼球、傳動軸等零件;徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺階軸等鍛件。
鍛造前加熱方法的選擇應(yīng)根據(jù)鍛造的具體要求和投資效益、能源狀況、環(huán)境保護(hù)等因素來確定。鍛件前金屬坯料的加熱方法可分為電加熱和燃料加熱兩類,具體如下。
電加熱是將電能轉(zhuǎn)化為熱能,加熱金屬坯料。電加熱具有加熱速度快、爐溫控制準(zhǔn)確、加熱質(zhì)量好、工件氧化少、勞動條件好、自動化操作方便等優(yōu)點;但設(shè)備投資巨大,電費昂貴,加熱成本高,在我國的廣泛應(yīng)用仍受到限制。電阻加熱和感應(yīng)加熱可分為電能轉(zhuǎn)換為熱能。 1、電阻加熱 根據(jù)產(chǎn)生電阻熱的加熱體,有電阻爐加熱、接觸電加熱和鹽浴爐加熱。阻爐加熱:電阻爐利用爐子電熱體產(chǎn)生的電流來加熱金屬;接觸電熱:接觸電加熱就是把電熱直接與電路相連。當(dāng)電流通過坯料時,當(dāng)坯料本身的電阻產(chǎn)生電阻熱時,坯料被加熱;鹽浴加熱:內(nèi)熱電極鹽浴爐的工作原理是在電極之間通過低壓交流電流,利用鹽液導(dǎo)電產(chǎn)生大量電阻熱,將鹽液加熱到所需的工作溫度。 2、感應(yīng)加熱 感應(yīng)加熱通入交變電流產(chǎn)生的交變磁場的作用下,放置在交變磁場中的金屬坯料產(chǎn)生交變電勢,形成交變渦流。由于金屬毛坯電阻引起的渦流加熱和磁滯損失加熱,加熱毛坯。 燃料加熱是利用固體(煤、焦炭等)、液體(重油、柴油等)或氣體(氣體、天然氣等)燃料燃燒產(chǎn)生的熱能來加熱坯料。 燃料在燃料爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫爐氣(火焰),通過爐氣對流、爐圍(爐墻、爐頂)輻射、爐底熱傳導(dǎo)等方式加熱金屬坯料。金屬加熱主要依靠以下)爐中,金屬加熱主要依靠對流傳熱。在中溫(650-1000℃)和高溫(1000℃以上)爐中,金屬加熱主要是輻射。輻射傳熱可占普通高溫鍛造爐總傳熱量的90%以上。 燃料加熱爐通用性強,投資少,建筑容易,燃料因地制宜,易于解決,燃料成本低,應(yīng)用廣泛。中小型鍛造鏈輪的生產(chǎn)主要采用以油、氣、天然氣或煤為燃料的室式爐。連續(xù)爐或轉(zhuǎn)底爐加熱鋼材。油、氣、天然氣常用于大型鍛造鏈輪毛坯或鋼錠。燃料加熱的缺點是勞動條件差,爐內(nèi)氣氛、爐溫和加熱質(zhì)量難以控制。 鍛件在鍛件之前,在鍛造前加熱金屬坯料,其目的是改善金屬塑性,降低變形抗力,即增加金屬的可鍛性,使金屬易于流動成形,在鍛造后得到良好的組織與力學(xué)性能。隨著新材料和鍛造工藝的不斷出現(xiàn),對金屬加熱技術(shù)的要求越來越高,鍛造前加熱已成為鍛造生產(chǎn)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)。