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鍛造常識概述
對金屬坯料(不含板材)施加外力,使其產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸、形狀及改善性能,用以制造機械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。
當溫度超過300-400℃(鋼的藍脆區(qū)),達到700-800℃時,變形阻力將急劇減小,變形能也得到很大改善。根據(jù)在不同的溫度區(qū)域進行的鍛造,針對鍛件質(zhì)量和鍛造工藝要求的不同,可分為冷鍛、溫鍛、熱鍛三個成型溫度區(qū)域。原本這種溫度區(qū)域的劃分并無嚴格的界限,一般地講,在有再結晶的溫度區(qū)域的鍛造叫熱鍛,不加熱在室溫下的鍛造叫冷鍛。
在低溫鍛造時,鍛件的尺寸變化很小。在700℃以下鍛造,氧化皮形成少,而且表面無脫碳現(xiàn)象。因此,只要變形能在成形的范圍內(nèi),冷鍛容易得到很好的尺寸精度和表面光潔度。只要控制好溫度和潤滑冷卻,700℃以下的溫鍛也可以獲得很好的精度。熱鍛時,由于變形能和變形阻力都很小,可以鍛造形狀復雜的大鍛件。要得到高尺寸精度的鍛件,可在900-1000℃溫度域內(nèi)用熱鍛加工。另外,要注意改善熱鍛的工作環(huán)境,鍛模壽命(熱鍛2-5千個,溫鍛1-2萬個,冷鍛2-5萬個)與其它溫度域的鍛造相比是較短的,但它的自由度大,成本低。
坯料在冷鍛時要產(chǎn)生變形和加工硬化,使鍛模承受高的荷載,因此,需要使用高強度的鍛模和采用防止磨損和粘結的硬質(zhì)潤滑膜處理方法。另外,為防止坯料裂紋,需要時進行中間退火以保證需要的變形能力。為保持良好的潤滑狀態(tài),可對坯料進行磷化處理。在用棒料和盤條進行連續(xù)加工時,目前對斷面還不能作潤滑處理,正在研究使用磷化潤滑方法的可能。
根據(jù)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(jù)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(huán)和斜軋等方式。擺輾、擺旋鍛和輾環(huán)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(yōu)點是與鍛件尺寸相比,鍛造力較小情況下也可實現(xiàn)形成。包括自由鍛在內(nèi)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(chǎn)品,例如生產(chǎn)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(jù)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(diào)整滑塊導軌間隙、保證剛度,調(diào)整下死點和利用補助傳動裝置等措施。
此外,根據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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。
鍛件與鑄件相比有什么特點?
金屬經(jīng)過鍛造加工后能改善其組織結構和力學性能。鑄造組織經(jīng)過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結晶,使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я]^細、大小均勻的等軸再結晶組織,使鋼錠內(nèi)原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實和焊合,其組織變得更加緊密,提高了金屬的塑性和力學性能。
鑄件的力學性能低于同材質(zhì)的鍛件力學性能。此外,鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性,使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致,金屬流線完整,可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫擠壓等工藝生產(chǎn)的鍛件,都是鑄件所無法比擬的。