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锻造相关工艺基础知识点
更新时间:2023-10-20 点击次数:319次

什么是锻造

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法,是锻压(锻造与冲压)的组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。



 变形温度

钢的开始再结晶温度约为727℃,但普遍采用800℃作为划分线,高于800℃的是热锻;在300~800℃之间称为温锻或半热锻,在室温下进行锻造的称为冷锻。

用于大多数行业的锻件都是热锻,温锻和冷锻主要用于汽车、通用机械等零件的锻造,温锻和冷锻可以有效的节材。 


根据成形机理,锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。

01
自由锻


指用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。采用自由锻方法生产的锻件称为 自由锻件。自由锻都是以生产批量不大的锻件为主,采用锻锤、液压机等锻造设备对坯料进行成形加工,获得合格锻件。自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。自由锻采取的都是热锻方式。

02
模锻


模锻又分为开式模锻和闭式模锻.金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件,模锻一般用于生产重量不大、批量较大的零件。

模锻可分为热模锻、温锻和冷锻。温锻和冷锻是模锻的未来发展方向,也代表了锻造技术水平的高低。

按照材料分,模锻还可分为黑色金属模锻、有色金属模锻和粉末制品成形。顾名思义,就是材料分别是碳钢等黑色金属、铜铝等有色金属和粉末冶金材料。

挤压应归属于模锻,可以分为重金属挤压和轻金属挤压。

闭式模锻和闭式镦锻属于模锻的两种******工艺,由于没有飞边,材料的利用率较高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边,锻件的受力面积就减少,所需要的荷载也减少。但是,应注意不能使坯料完全受到限制,为此要严格控制坯料的体积,控制锻模的相对位置和对锻件进行测量,努力减少锻模的磨损。

03
碾环


碾环是指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件,也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。

04
特种锻造


特种锻造包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式,这些方式都比较适用于生产某些特殊形状的零件。

例如,辊锻可以作为有效的预成形工艺,大幅降低后续的成形压力;楔横轧可以生产钢球、传动轴等零件;径向锻造则可以生产大型的炮筒、台阶轴等锻件。


锻造前加热方法的选择应根据锻造的具体要求和投资效益、能源状况、环境保护等因素来确定。锻件前金属坯料的加热方法可分为电加热和燃料加热两类,具体如下。


01
电加热


电加热是将电能转化为热能,加热金属坯料。电加热具有加热速度快、炉温控制准确、加热质量好、工件氧化少、劳动条件好、自动化操作方便等优点;但设备投资巨大,电费昂贵,加热成本高,在我国的广泛应用仍受到限制。电阻加热和感应加热可分为电能转换为热能。

1、电阻加热

根据产生电阻热的加热体,有电阻炉加热、接触电加热和盐浴炉加热。阻炉加热:电阻炉利用炉子电热体产生的电流来加热金属;接触电热:接触电加热就是把电热直接与电路相连。当电流通过坯料时,当坯料本身的电阻产生电阻热时,坯料被加热;盐浴加热:内热电极盐浴炉的工作原理是在电极之间通过低压交流电流,利用盐液导电产生大量电阻热,将盐液加热到所需的工作温度。

2、感应加热

感应加热通入交变电流产生的交变磁场的作用下,放置在交变磁场中的金属坯料产生交变电势,形成交变涡流。由于金属毛坯电阻引起的涡流加热和磁滞损失加热,加热毛坯。

02
燃料加热


燃料加热是利用固体(煤、焦炭等)、液体(重油、柴油等)或气体(气体、天然气等)燃料燃烧产生的热能来加热坯料。

燃料在燃料炉内燃烧产生高温炉气(火焰),通过炉气对流、炉围(炉墙、炉顶)辐射、炉底热传导等方式加热金属坯料。金属加热主要依靠以下)炉中,金属加热主要依靠对流传热。在中温(650-1000℃)和高温(1000℃以上)炉中,金属加热主要是辐射。辐射传热可占普通高温锻造炉总传热量的90%以上。

燃料加热炉通用性强,投资少,建筑容易,燃料因地制宜,易于解决,燃料成本低,应用广泛。中小型锻造链轮的生产主要采用以油、气、天然气或煤为燃料的室式炉。连续炉或转底炉加热钢材。油、气、天然气常用于大型锻造链轮毛坯或钢锭。燃料加热的缺点是劳动条件差,炉内气氛、炉温和加热质量难以控制。

锻件在锻件之前,在锻造前加热金属坯料,其目的是改善金属塑性,降低变形抗力,即增加金属的可锻性,使金属易于流动成形,在锻造后得到良好的组织与力学性能。随着新材料和锻造工艺的不断出现,对金属加热技术的要求越来越高,锻造前加热已成为锻造生产过程中一个非常重要的环节。



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河南天利热工装备股份有限公司
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