锻造工艺设计

锻前材料准备主要包含亮相内容个：1,选择材料,2,按锻件大小切成一定长度的毛坯.目前,锻造用原材料主要包括碳素钢,合金钢,有色金属及合金等.按加工状态分为钢锭,轧材,挤压棒材和锻坯等,大型锻件和某些合金钢的锻造一般直接用钢锭锻制,中小型锻件一般用轧材,挤压棒材和锻坯生产.

钢锭内部组织结构取决与浇注时钢液在锭模内的结晶条件,即结晶热力学和动力学条件.钢液在钢锭内各处的冷却与传热条件和不均匀,钢液由模壁向锭心,由底部向冒口组建冷凝选择结晶,从而造成钢锭的结晶组织,化学成分及夹杂物分布不均.钢锭的内部缺陷主要集中在冒口,底部及中心部分.其中冒口和底部作为废料应该切除,若切除不彻底,就会遗留在锻件内部而使锻件成为废品,钢锭内部和冒口站钢锭质量的5%-7%和18%-20%。对于合金钢，切除的冒口占钢锭的25%-30%，底部占7%-10%。

大型钢锭的常见缺陷有：偏析，夹杂，气体，气泡，缩孔，疏松，裂纹和溅疤。这些缺陷的形成与冶炼，浇注和结晶过程密切相关，并且不可避免。钢锭越大，缺陷越严重，往往是造成大型锻件报废的主要原因。

铸锭经过轧制，挤压或锻造加工后，组织结构得到改善，性能相应提高，通常，变形充分，残存的铸造缺陷就越少，材料质量提高的幅度也越大。但是在其过程也有可能发下如下缺陷：划痕，折叠，发裂，结疤，碳化物偏析，白点，非金属夹杂，粗晶环。

下料和下料方法：原材料在锻造之前必须按锻件大小和工艺要求切割成一定尺寸的坯料。对于铸锭，则要先以自由锻进行开坯，然后将锭料以剁割方法切除两端，或按一定尺寸将坯料分割。常用的下料方法：剪切，是锻造生产中应用较普遍的一种方法，具有生产效率高，操作简单，断口无金属消耗，模具费用低等优点，但坯料局部被压扁，端面不平整，有时还带有毛刺和裂纹等；冷折法，利用预先开出的缺口，在受力时，产生应力集中而引起脆断得到坯料的方法叫冷折法。此法下料生产率高，断口金属损耗小，工具简单。冷折法适用于硬度较高的高碳钢和合金钢，但要求对坯料预热到300-400℃，一般低，中碳钢无需预热。无论剪切或冷折法下料，其长度精度都稍差，误差可达几毫米；锯切，用锯床下料是应用最普遍的方法，下料精确，端面平整，适用于各种金属材料在常温下切割。缺点是效率低，锯条的厚度为2-8mm，锯口损耗大。常用的锯床有圆片锯（锯片厚为3-8mm，可切锯直径为750mm的材料），带锯（可锯直径为350mm以内的棒料，锯条厚度为2-2.0mm，生产率较高），弓形

锯（往复运动，适合锯切直接小于100mm的

坯料，锯条）等；砂轮切割，利用高速旋转的薄片砂轮，切割坯料。此法设备简单，操作方便，生产率高，断口整齐，尺寸精确，且不受材料硬度的，但砂轮片损耗大，易崩碎，噪声大，切割时有粉尘，要注意通风，它适合于切割硬而塑性较差的高温合金，钛合金的小截面材料；气割，利用气焊的割炬，通以适当比例的氧气和乙炔来进行的，缺点是切割面不平整，精度差，断口金属耗损大，生产率低。

钢的锻造温度范围：钢的锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度区间.

1.确定锻造温度范围的基本原则:a,必须使锻造金属的内部组织和力学性能合乎技术要求,b,在锻造温度范围内使金属具有良好的塑性和较低的变形能力.c,有利于锻造过程中减少加热火次,提高生产效率.

2.始锻温度和终锻温度的确定;a,始锻温度的确定,确定始锻温度时,首先必须保证钢无过烧现象.因此对碳钢而言,始锻温度应比铁-渗碳体相图中的固相线低100-200℃,另外,还需要考虑到金属坯料的组织,锻造方式和变形工艺等因素.b,终锻温度的确定,确定终锻温度时,既要保证钢在停锻前有足够的塑性,又要使锻件能获得良好的组织性能,以及没有加工硬化现象,因此,钢的终锻温度应高于再结晶温度,便于保证锻后金属组织完全再结晶,使锻件能够得到细晶粒组织.确定碳钢终锻温度时,不能低于铁-渗碳体相图中的A1线,否则,金属的塑性会显著降低,变形抗力增大,加工硬化现象严重,容易产生锻造裂纹,.

还应该指出,锻造生产中,钢的终锻温度与刚的组织,锻造工序和锻后工艺等也有直接关系.对于无相变的钢,由于不能用热处理方法细化晶粒,只能依靠最后一次锻造的终锻温度来控制晶粒度,所以,为能使锻件获得细小晶粒,此类钢的终锻温度一般不宜过高.如果锻件必须进行锻造余热处理等,终锻温度必须满足余热处理的温度要求,低碳钢锻造时,终锻温度可稍低于A3线,如锻造后还要精整工序则终锻温度允许比规定值低50-80℃.

锻造温度范围的确定:一般碳素结构钢的锻造温度范围较宽,达到400-800℃,而合金钢,特别是高合金钢更窄,只有200-300℃.所以在锻造生产中,高合金钢锻造最困难,对锻造工艺的要求极为严格

自由锻的主要工序分析：

1.自由锻工艺特征：工具简单,灵活性大,适合单件和小批量锻件生产;工具与毛坯部分接触,逐步变形,所需设备功率比模锻小的多;靠人工操作控制锻件的形状和尺寸,精度差,效率低,劳动强度大.

2,自由锻工序分类：基本工序,能较大幅度的改变坯料形状和尺寸的工序,也是自由

锻

造

过程中主要变形工序(如镦粗,拔长,冲孔,心轴扩孔,心轴拔长,弯曲,切割,错移,扭转,

锻接等);辅助工序,是在坯料进行基本工序前采用的变形工序;修整工序,用来修整锻件尺寸和形状,使其完全达到锻件图要求的工序;

镦粗：是坯料高度减小,横截面增大的成型工序称为镦粗.主要运用于:a.由横截面积较小的坯料得到横截面积较大而高度较小的锻件;b,冲孔前,使坯料横截面积增大和平整坯料的端面;c,反复镦粗和拔长,可以提高后续拔长工序的锻造比;d,提高锻件的横向力学性能和减少力学性能的异向性;e.反复镦粗和拔长可破碎合金钢中的碳化物,达到均匀分布. 镦粗的主要方法有平砧镦粗,垫环镦粗和局部镦粗三类.

拔长：使坯料横截面减小而长度增加的锻造工序称为拔长. 拔长可分为平砧间拔长,形砧拔长和空心件拔长. 目的是 由截面较大的坯料得到截面较小而轴向较长的轴类锻件;辅助其他工序进行局部变形;反复拔长与镦粗,提高锻造比,使合金钢中碳化物破碎并均匀分布,提高力学性能.

影响拔长质量的工艺因素：送进量的影响;压下量的影响;砧子形状的影响;拔长操作的影响.

继续上面的,

芯轴拔长:减少空心坯料外径(壁厚)增加其长度的锻造工序称为芯轴拔长.

为增强金属轴向流动,减少径向流动,提高效率,常采用:a,拔长前,预热芯轴到150-250℃;b,芯轴上做出1/150-1/100的斜度,表面光滑,拔长时涂上石墨等润滑剂;c,用形砧拔长,d,尽可能采用较高的坯料,常取H=(0.6-1.0)D的坯料(H.D分别为坯料的高度和直径).

芯轴拔长的主要质量问题是:锻件壁厚不均匀,内壁易产生裂纹,为此要求坯料加热均匀,每次转动的角度和压下量也要均匀.

冲孔,略