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    什么是鍛造?
    發表時間:2019-12-30瀏覽次數:

    鍛造,是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產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。鍛壓(鍛造與沖壓)的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷,優化微觀組織結構,同時由于保存了完整的金屬流線,鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件,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。


    鍛造的分類

    一、根據坯料的移動方式,鍛造可分為自由鍛、鐓粗、擠壓、模鍛、閉式模鍛、閉式鐓鍛。

      1、自由鍛。利用沖擊力或壓力使金屬在上下兩個抵鐵(砧塊)間產生變形以獲得所需鍛件,主要有手工鍛造和機械鍛造兩種。

      2、模鍛。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受壓變形而獲得鍛件,又可分為冷鐓、輥鍛、徑向鍛造和擠壓等等。


    二、按變形溫度,鍛造又可分為熱鍛(鍛造溫度高于坯料金屬的再結晶溫度)、溫鍛(鍛造溫度低于金屬的再結晶溫度)和冷鍛(常溫)。鋼的再結晶溫度約為460℃,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。

    根據坯料的移動方式,鍛造可分為自由鍛、鐓粗、擠壓、模鍛、閉式模鍛、閉式鐓鍛。閉式模鍛和閉式鐓鍛由于沒有飛邊,材料的利用率就高。用一道工序或幾道工序就可能完成復雜鍛件的精加工。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,應注意不能使坯料完全受到限制,為此要嚴格控制坯料的體積,控制鍛模的相對位置和對鍛件進行測量,努力減少鍛模的磨損。

    根據鍛模的運動方式,鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾環也可用精鍛加工。為了提高材料的利用率,輥鍛和橫軋可用作細長材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉鍛造也是局部成形的,它的優點是與鍛件尺寸相比,鍛造力較小情況下也可實現形成。包括自由鍛在內的這種鍛造方式,加工時材料從模具面附近向自由表面擴展,因此,很難保證精度,所以,將鍛模的運動方向和旋鍛工序用計算機控制,就可用較低的鍛造力獲得形狀復雜、精度高的產品,例如生產品種多、尺寸大的汽輪機葉片等鍛件。


    鍛造設備的模具運動與自由度是不一致的,根據下死點變形限制特點,鍛造設備可分為下述四種形式:

    限制鍛造力形式:油壓直接驅動滑塊的油壓機。

    準沖程限制方式:油壓驅動曲柄連桿機構的油壓機。

    沖程限制方式:曲柄、連桿和楔機構驅動滑塊的機械式壓力機。

    能量限制方式:利用螺旋機構的螺旋和磨擦壓力機。

    為了獲得高的精度應注意防止下死點處過載,控制速度和模具位置。因為這些都會對鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外,為了保持精度,還應注意調整滑塊導軌間隙、保證剛度,調整下死點和利用補助傳動裝置等措施。

    此外,根據滑塊運動方式還有滑塊垂直和水平運動(用于細長件的鍛造、潤滑冷卻和高速生產的零件鍛造)方式之分,利用補償裝置可以增加其它方向的運動。上述方式不同,所需的鍛造力、工序、材料的利用率、產量、尺寸公差和潤滑冷卻方式都不一樣,這些因素也是影響自動化水平的因素。


    鍛造的材料和流程

    鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼,其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。 金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關系。

    一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好,形狀和尺寸準確,表面質量好,便于組織批量生產。只要合理控制加熱溫度和變形條件,不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優良的鍛件。

    鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態組織,有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形,將柱狀晶破碎為細晶粒,將疏松壓實,才能獲得優良的金屬組織和機械性能。

    經壓制和燒結成的粉末冶金預制坯,在熱態下經無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度,具有良好的機械性能,并且精度高,可減少后續的切削加工。粉末鍛件內部組織均勻,沒有偏析,可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠高于一般棒材的價格,在生產中的應用受到一定限制。 、

    對澆注在模膛的液態金屬施加靜壓力,使其在壓力作用下凝固、結晶、流動、塑性變形和成形,就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法,特別適用于一般模鍛難于成形的復雜薄壁件。

    不同的鍛造方法有不同的流程,其中以熱模鍛的工藝流程最長,一般順序為:鍛坯下料;鍛坯加熱;輥鍛備坯;模鍛成形;切邊;沖孔;矯正;中間檢驗,檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷;鍛件熱處理,用以消除鍛造應力,改善金屬切削性能;清理,主要是去除表面氧化皮;矯正;檢查,一般鍛件要經過外觀和硬度檢查,重要鍛件還要經過化學成分分析、機械性能、殘余應力等檢驗和無損探傷。

    鍛造用料除了通常的材料,如各種成分的碳素鋼和合金鋼,其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外,鐵基高溫合金,鎳基高溫合金,鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成,只是這些合金由于其塑性區相對較窄,所以鍛造難度會相對較大,不同材料的加熱溫度,開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。


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