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锻造锻件的工艺过程
(2019/8/9)
锻造业是国民经济的重要环节,各个生产领域都离不开锻造,大的如飞机、汽车、船舶、发电设备、石油化工设备等零件,小的如钟表内小构件,都使用锻造手段进行生产加工,它涉及的范围极为广泛。
锻造前的准备包括原材料选择、算料、下料、加热、计算变形力、选择设备、设计模具。
锻造前还需选择好润滑方法及润滑剂。锻造用材料涉及面很宽,既有多种牌号的钢及高温合金,又有铝、镁、钛、铜等有色金属;既有经过一次加工成不同尺寸的棒材和型材,又有多种规格的锭料;除了大量采用适合我国资源的国产材料外,又有来自国外的材料。所锻材料大多数是已列入国家标准的,也有不少是研制、试用及推广的新材料。众所周知,产品的质量往往与原材料的质量密切相关,因此对锻造工作者来说,必需具有必备的材料知识,要善于根据工艺要求选择最合适的材料。
算料与下料是提高材料利用率,实现毛坯精化的重要环节之一。过多材料不仅造成浪费,而且加剧模膛磨损和能量消耗。下料若不稍留余量,将增加工艺调整的难度,增加废品率。此外,下料端面质量对工艺和锻件质量也有影响。
加热的目的是为了降低锻造变形力和提高金属塑性。但加热也带来一系列问题,如氧化、脱碳、过热及过烧等。准确控制始锻及终锻温度,对产品组织与性能有极大影响。
火焰炉加热具有费用低,适用性强的优点,但加热时间长,容易产生氧化和脱碳,劳动条件也需不断改善。电感应加热具有加热迅速,氧化少的优点,但对产品形状尺寸及材质变化的适应性差。
锻造成形是在外力作用下产生的,因此,正确计算变形力,是选择设备、进行模具校核的依据。对变形体内部进行应力应变分析,也是优化工艺过程和控制锻件组织性能所不可缺少的。
变形力的分析方法主要有四种。主应力法虽不十分严密,但比较简单直观,可以计算出总压力及工件与工具接触面上的应力分布。滑移线法对于平面应变问题是严格的,对于高件局部变形求解应力分布比较直观,但适用范围较窄。上限法可以给出高估的载荷,上限元还可以预计变形时工件外形变化。有限元法不仅可以给出外载荷及工件外形的变化,还可以给出内部的应力应变分布,缺点是用计算机的机时较多,特别是按弹塑性有限元求解时,需要计算机容量较大,机时较长。近来有趋势采用联合的方法分析问题,例如。用上限法进行粗算,在关键部位用有限元细算。
减少摩擦,不仅可以节约能源,还可以提高模具寿命。由于变形比较均匀,有助于提高产品的组织性能,减少摩擦的重要措施之一就是采用润滑。由于锻造锻件的方式不同及工作温度的差异,所用润滑剂也不同。玻璃润滑剂多用于高温合金及钛合金锻造。对钢的热锻,水基石墨是应用很广泛的润滑剂,对于冷锻,由于压强很高,锻前往往还需要进行磷酸盐或草酸盐处理。
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