鋁棒廠家對鍛造技術(shù)知識的匯總
2019-07-09 來自: 沈陽市中聯(lián)銅鋁業(yè)有限公司 瀏覽次數(shù):2202
鍛造在中國有著悠久的歷史，它是以手工作坊的生產(chǎn)方式延續(xù)下來的
在汽車制造過程中
一、鍛造的定義和分類
1
鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力
通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷
2
、鍛造的分類按照生產(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：指用簡單的通用性工具
模鍛：指金屬坯料在具有形狀的鍛模膛內(nèi)受壓變形而獲得鍛件。模鍛可分為熱模鍛
碾環(huán)：指通過專用設(shè)備碾環(huán)機(jī)生產(chǎn)不同直徑的環(huán)形零件，也用來生產(chǎn)汽車輪轂
特種鍛造：包括輥鍛
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。3
、鍛造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(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。二、常用的鍛造方法及其優(yōu)缺點
1. 自由鍛
自由鍛是指用簡單的通用性工具
，或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,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、沖孔自由鍛造工序
包括基本工序
自由鍛造的基本工序：鐓粗
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：
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；所用工具為簡單的通用工具
鍛件成形是使坯料分區(qū)域逐步變形，因而
對設(shè)備的精度要求低
生產(chǎn)周期短
缺點及局限性：
生產(chǎn)效率比模型鍛造低得多；
鍛件形狀簡單
不易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化
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
按所用設(shè)備的不同分類：錘上模鍛
錘上模鍛常用的設(shè)備是蒸汽-空氣模鍛錘、無砧座錘和高速錘等
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
(2) 終鍛模膛：
終鍛模膛的作用是使毛坯變形到鍛件所要求的形狀和尺寸
2）制坯模膛
對于形狀復(fù)雜的鍛件，為了使毛坯形狀基本符合鍛件形狀
(1) 拔長模膛：
它是用來減少毛坯某部分的橫截面積
(2) 滾壓模膛：
它是用來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
(3) 彎曲模膛：
對于彎曲的桿類模鍛件
(4)切斷模膛：
它是在上模與下模的角上組成一對刀口
優(yōu)點：
生產(chǎn)效率較高。模鍛時
能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件，并可使金屬流線分布更為合理
模鍛件的尺寸較精確
節(jié)省金屬材料，減少切削加工工作量
在批量足夠的條件下
缺點及局限性：
模鍛件的重量受到一般模鍛設(shè)備能力的限制
鍛模的制造周期長
模鍛設(shè)備的投資費用比自由鍛大
3. 輥鍛
輥鍛是指用一對相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形
輥鍛變形原理如上所示
輥鍛可用于生產(chǎn)連桿﹑麻花鉆頭﹑扳手﹑道釘﹑鋤﹑鎬和透平葉片等
與普通模鍛相比﹐輥鍛具有設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單﹑生產(chǎn)平穩(wěn)﹑振動和噪音小﹐便于實現(xiàn)自動化﹑生產(chǎn)效率高等優(yōu)點
。4、胎模鍛
胎模鍛是采用自由鍛方法制坯
，然后在胎模中成形的一種鍛造方法，是介于自由鍛與模鍛之間的一種鍛造方法。在模鍛設(shè)備較少，大部為自由鍛錘中小型企業(yè)應(yīng)用普遍。胎模鍛使用胎模的種類很多
，生產(chǎn)中常用的有：型摔，扣模，套模、墊模，合模等。
閉式筒模多用于回轉(zhuǎn)體鍛件的鍛造。如兩端面帶凸臺的齒輪等
，有時也用于非回轉(zhuǎn)體鍛件的鍛造對于形狀復(fù)雜的胎模鍛件
合膜通常由上下模兩部分組成。為了使上下模吻合及不使鍛件產(chǎn)生錯移
胎模鍛與自由鍛相比有如下優(yōu)點 ：
由于坯料在模膛內(nèi)成形
胎模鍛能鍛出形狀比較復(fù)雜的鍛件
；由于鍛件形狀由模膛控制，所以坯料成形較快，生產(chǎn)率比自由鍛高1～5倍；余塊少
，因而加工余量較小，既可節(jié)省金屬材料，又能減少機(jī)加工工時。缺點及局限性：
需要噸位較大的鍛錘
；只能生產(chǎn)小型鍛件
；胎模的使用壽命較低
；工作時一般要靠人力搬動胎模
，因而勞動強(qiáng)度較大；胎模鍛用于生產(chǎn)中
、小批量的鍛件。三
、鍛造缺陷及分析鍛造用的原材料為鑄錠
、軋材、擠材及鍛坯。而軋材、擠材及鍛坯分別是鑄錠經(jīng)軋制、擠壓及鍛造加工成的半成品。一般情況下，鑄錠的內(nèi)部缺陷或表面缺陷的出現(xiàn)有時是不可避免的。再加上在鍛造過程中鍛造工藝的不當(dāng)，導(dǎo)致鍛件中含有缺陷1. 由于原材料的缺陷造成的鍛件缺陷通常有：
表面裂紋
表面裂紋多發(fā)生在軋制棒材和鍛制棒材上
折疊
折疊形成的原因是當(dāng)金屬坯料在軋制過程中，由于軋輥上的型槽定徑不正確
，或因型槽磨損面產(chǎn)生的毛刺在軋制時被卷入，形成和材料表面成傾角的折縫。對鋼材，折縫內(nèi)有氧化鐵夾雜，四周有脫碳。折疊若在鍛造前不去掉，可能引起鍛件折疊或開裂。結(jié)疤
結(jié)疤是在軋材表面局部區(qū)域的一層可剝落的薄膜
。結(jié)疤的形成是由于澆鑄時鋼液飛濺而凝結(jié)在鋼錠表面，軋制時被壓成薄膜
，貼附在軋材的表面，即為結(jié)疤。鍛后鍛件經(jīng)酸洗清理層狀斷口
層狀斷口的特征是其斷口或斷面與折斷了的石板
層狀斷口多發(fā)生在合金鋼（鉻鎳鋼
亮線（亮區(qū)）
亮線是在縱向斷口上呈現(xiàn)結(jié)晶發(fā)亮的有反射能力的細(xì)條線
亮線主要是由于合金偏析造成的
非金屬夾雜
非金屬夾雜物主要是熔煉或澆鑄的鋼水冷卻過程中由于成分之間或金屬與爐氣
、容器之間的化學(xué)反應(yīng)形成的。另外，在金屬熔煉和澆鑄時，由于耐火材料落入鋼液中，也能形成夾雜物，這種夾雜物統(tǒng)稱夾渣碳化物偏析
碳化物偏析經(jīng)常在含碳高的合金鋼中出現(xiàn)
鋁合金氧化膜
鋁合金氧化膜一般多位于模鍛件的腹板上和分模面附近
鋁合金氧化膜是熔鑄過程中敞露的熔體液面與大氣中的水蒸氣或其它金屬氧化物相互作用時所形成的氧化膜在轉(zhuǎn)鑄過程中被卷人液體金屬的內(nèi)部形成的
鍛件和模鍛件中的氧化膜對縱向力學(xué)性能無明顯影響
白點
白點的主要特征是在鋼坯的縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點
用帶有白點的鋼鍛造出來的鍛件
粗晶環(huán)
粗晶環(huán)常常是鋁合金或鎂合金擠壓棒材上存在的缺陷
經(jīng)熱處理后供應(yīng)的鋁、鎂合金的擠壓棒材
粗晶環(huán)的產(chǎn)生原因與很多因素有關(guān)
。但主要因素是由于擠壓過程中金屬與擠壓筒之間產(chǎn)生的摩擦。這種摩擦致使擠出來的棒材橫斷面的外表層晶粒要比棒材中心處晶粒的破碎程度大得多。但是由于筒壁的影響，此區(qū)溫度低有粗晶環(huán)的坯料鍛造時容易開裂
縮管殘余
縮管殘余一般是由于鋼錠冒口部分產(chǎn)生的集中縮孔未切除干凈
縮管殘余附近區(qū)域一般會出現(xiàn)密集的夾雜物
2. 備料不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷及其對鍛件的影響
備料不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷有以下幾種。
切斜
切斜是在鋸床或沖床上下料時，由于未將棒料壓緊
坯料端部彎曲并帶毛刺
在剪斷機(jī)或沖床上下料時，由于剪刀片或切斷模刃口之間的間隙過大或由于刃口不銳利
有毛刺的坯料，加熱時易引起局部過熱
坯料端面凹陷
在剪床上下料時
，由于剪刀片之間的間隙太小，金屬斷面上、下裂紋不重合，產(chǎn)生二次剪切，結(jié)果部分端部金屬被拉掉，端面成凹陷狀。這樣的坯料鍛造時易產(chǎn)生折疊和開裂。端部裂紋
在冷態(tài)剪切大斷面合金鋼和高碳鋼棒料時
，常常在剪切后3～4h發(fā)現(xiàn)端部出現(xiàn)裂紋。主要是由于刀片的單位壓力太大，使圓形斷面的坯料壓扁成橢圓形，這時材料中產(chǎn)生了很大的內(nèi)應(yīng)力。而壓扁的端面力求恢復(fù)原來的形狀，在內(nèi)應(yīng)力的作用下則常在切料后的幾小時內(nèi)出現(xiàn)裂紋。材料硬度過高、硬度不均和材料偏析較嚴(yán)重時也易產(chǎn)生剪切裂紋。有端部裂紋的坯料
，鍛造時裂紋將進(jìn)一步擴(kuò)展。氣割裂紋
氣割裂紋一般位于坯料端部
有氣割裂紋的坯料，鍛造時裂紋將進(jìn)一步擴(kuò)展
凸芯開裂
車床下料時
3. 加熱工藝不當(dāng)常產(chǎn)生的缺陷
加熱不當(dāng)所產(chǎn)生的缺陷可分為：
（1）介質(zhì)影響使坯料外層組織化學(xué)狀態(tài)變化而引起的缺陷
，如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等；（2）由內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的異常變化引起的缺陷
，如過熱、過燒和未熱透等；（3）由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均
，引起內(nèi)應(yīng)力（如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力）過大而產(chǎn)生的坯料開裂等。下面介紹其中幾種常見的缺陷
。脫碳
脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化，使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。
脫碳層的深度與鋼的成分
、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳，高碳鋼易脫碳，含硅量多的鋼也易脫碳脫碳使零件的強(qiáng)度和疲勞性能下降
增碳
經(jīng)油爐加熱的鍛件
這主要是在油爐加熱的情況下
，當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時，由于油和空氣混合得不太好，因而燃燒不完全，結(jié)果在坯料的表面形成還原性的滲碳?xì)夥?div id="d48novz" class="flower left">增碳使鍛件的機(jī)械加工性能變壞
，切削時易打刀。過熱
過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高，或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時間太長
，或由于熱效應(yīng)使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。碳鋼（亞共析或過共析鋼）過熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織
。馬氏體鋼過熱之后，往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構(gòu)，工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織。鈦合金過熱后，出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細(xì)長的魏氏組織。合金鋼過熱后的斷口會出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過熱組織，由于晶粒粗大，將引起力學(xué)性能降低，尤其是沖擊韌度。一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過正常熱處理（正火
過燒
過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時間過長，爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙
過燒與過熱沒有嚴(yán)格的溫度界線
加熱裂紋
在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時
銅脆
銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀
坯料加熱時
4. 鍛造工藝不當(dāng)常產(chǎn)生的缺陷
鍛造工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷通常有以下幾種
大晶粒
大晶粒通常是由于始鍛溫度過高和變形程度不足
晶粒粗大將使鍛件的塑性和韌性降低
晶粒不均勻
晶粒不均勻是指鍛件某些部位的晶粒特別粗大
冷硬現(xiàn)象
鍛造變形時由于溫度偏低或變形速度太快