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精密儀器

鍛造技術(shù)知識(shí)的最全匯總



鍛造的定義和分類

1.定義

鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)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(jī)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(guò)鍛造能消除金屬在冶煉過(guò)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(shí)由于保存了完整的金屬流線,鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件,除形狀較簡(jiǎn)單的可用軋制的板材、型材或焊接件外,多采用鍛件。

2.分類

按照生產(chǎn)工具不同,可以將鍛造技術(shù)分成自由鍛造,模塊鍛造,碾環(huán)和特種鍛造

自由鍛:指用簡(jiǎn)單的通用性工具,或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對(duì)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。

模鍛:指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。模鍛可分為熱模鍛、溫鍛和冷鍛。溫鍛和冷鍛是模鍛的未來(lái)發(fā)展方向,也代表了鍛造技術(shù)水平的高低。

碾環(huán):指通過(guò)專用設(shè)備碾環(huán)機(jī)生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件,也用來(lái)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(dòng)軸等零件;徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺(tái)階軸等鍛件。

按照鍛造溫度,可以將鍛造技術(shù)分為熱鍛、溫鍛和冷鍛

鋼的開始再結(jié)晶溫度約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(jī)械等零件的鍛造,溫鍛和冷鍛可以有效的節(jié)材。

根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)方式,鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環(huán)斜軋等方式

3.用料

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,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(qū)相對(duì)較窄,所以鍛造難度會(huì)相對(duì)較大,不同材料的加熱溫度,開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴(yán)格的要求。

材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)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、合理的加熱溫度保溫時(shí)間、合理的始鍛溫度終鍛溫度、合理的變形量變形速度對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。

常用的鍛造方法及其優(yōu)缺點(diǎn)

1.自由鍛

自由鍛是指用簡(jiǎn)單的通用性工具,或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對(duì)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(jī)等鍛造設(shè)備對(duì)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(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。

自由鍛造工序包括基本工序、輔助工序、精整工序。

自由鍛造的基本工序:鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等,而實(shí)際生產(chǎn)中最常用的是鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔這三種工序。

輔助工序:預(yù)先變形工序,如壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等。

精整工序:減少鍛件表面缺陷的工序,如清除鍛件表面凹凸不平及整形等。


優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn)及局限性:
鍛造靈活性大,可以生產(chǎn)不足100kg的小件,也可以生產(chǎn)大至300t以上的重型件;生產(chǎn)效率比模型鍛造低得多;
所用工具為簡(jiǎn)單的通用工具;鍛件形狀簡(jiǎn)單、尺寸精度低、表面粗糙;工人勞動(dòng)強(qiáng)度高,而且要求技術(shù)水平也高;
鍛件成形是使坯料分區(qū)域逐步變形,因而,鍛造同樣鍛件所需鍛造設(shè)備的噸位比模型鍛造要小得多;不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
對(duì)設(shè)備的精度要求低;
生產(chǎn)周期短。

2.模鍛

模鍛是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確,加工余量較小,結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高

按所用設(shè)備的不同分類:錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)模鍛、平鍛機(jī)上模鍛及摩擦壓力機(jī)上模鍛等。

錘上模鍛最常用的設(shè)備是蒸汽-空氣模鍛錘、無(wú)砧座錘和高速錘等。

鍛模模膛:根據(jù)其功用不同可分為模鍛模膛和制坯模膛兩大類。

1)模鍛模膛

(1) 預(yù)鍛模膛:

預(yù)鍛模膛的作用是使毛坯變形到接近于鍛件的形狀和尺寸,這樣在進(jìn)行終鍛時(shí),金屬容易填滿模膛而獲得鍛件所需要的尺寸。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的鍛件或批量不大時(shí)可不設(shè)預(yù)鍛模膛。預(yù)鍛模膛的圓角和斜度要比終鍛模膛大得多,而且沒(méi)有飛邊槽。

(2) 終鍛模膛:

終鍛模膛的作用是使毛坯最后變形到鍛件所要求的形狀和尺寸,因此,它的形狀應(yīng)和鍛件的形狀相同;但因鍛件冷卻時(shí)要收縮,故終鍛模膛的尺寸應(yīng)比鍛件尺寸放大一個(gè)收縮量。鋼鍛件收縮量取1.5%。另外,沿模膛四周有飛邊槽,用以增加金屬?gòu)哪L胖辛鞒龅淖枇?,促使金屬充滿模膛,同時(shí)容納多余的金屬。



2)制坯模膛

對(duì)于形狀復(fù)雜的鍛件,為了使毛坯形狀基本符合鍛件形狀,以便使金屬能合理分布和很好地充滿模膛,就必須預(yù)先在制坯模膛內(nèi)制坯。

(1) 拔長(zhǎng)模膛:

它是用來(lái)減少毛坯某部分的橫截面積,以增加該部分的長(zhǎng)度。拔長(zhǎng)模膛分為開式和閉式兩種。

(2) 滾壓模膛:

它是用來(lái)減少毛坯某一部分的橫截面積,以增加另一部分的橫截面積,從而使金屬按鍛件形狀來(lái)分布。滾壓模膛分為開式和閉式兩種。

(3) 彎曲模膛:

對(duì)于彎曲的桿類模鍛件,需用彎曲模膛來(lái)彎曲毛坯。

(4)切斷模膛:

它是在上模與下模的角上組成一對(duì)刀口,用來(lái)切斷金屬。



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