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锻造(forging)是金属压力加工的一种方法,是将金属加热到高温,借锻锤的打击或压力机的压缩而是金属改变形状。用锻造方法可以得到成品制件,也可以得到供进一步机械加工的毛坯。
锻造是机械零件压力加工的一种主要形式。在冶金工业中,除了在机修部门生产零件以外,主要用于塑性较差的合金钢钢锭的开坯和生产方钢、圆钢、扁钢。
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。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。
烟台锻造按成形方法可分为:
①自由锻:利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁(砧块)间产生变形以获得所需锻件,主要有手工锻造和机械锻造两种。自由锻的特点是,金属在高度上受到压缩而在水平方向上可以自由延伸和展宽。自由锻适于小批生产形状简单的大件锻件。
②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,又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。模煅适于生产形状复杂的锻件,并可以大批量生产。
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锻造按变形温度又可分为热锻(锻造温度高于坯料金属的再结晶温度)、温锻(锻造温度低于金属的再结晶温度)和冷锻(常温)。钢的再结晶温度约为460℃,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。
锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种
1.大晶粒
大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大,形成织构;高温合金变形温度过低,形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒,晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低,疲劳性能明显下降。
2.晶粒不均匀
晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大,某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一,或局部区域的变形程度落人临界变形区,或高温合金局部加工硬化,或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
3.冷硬现象
变形时由于温度偏低或变形速度太快,以及锻后冷却过快,均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化(硬化),从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度,但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹
裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力z大、厚度z薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷,或热加工温度不当使材料塑性降低,或变形速度过快、变形程度过大,超过材料允许的塑性指针等,则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
5.龟裂
龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面(例如,未充满的凸出部分或受弯曲的部分)z容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的:①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时,钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高,有硫渗人钢料表面。
6.飞边裂纹
飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是:①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低;铜合金模锻件切边温度过高。
7.分模面裂纹
分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多,模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。
8.折叠
折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股(或多股)金属对流汇合而形成;也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动,两者汇合而形成的;也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成;还可以是部分金属局部变形,被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作有关。折叠不仅减少了零件的承载面积,而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。 图片
9.穿流
穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区,原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流,并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似,是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的,但穿流部分的金属仍是一整体,穿流使锻件的力学性能降低,尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时,性能降低较明显。
10.锻件流线分布不顺
锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理,预制毛坯流线紊乱;工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动,都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使各种力学性能降低,因此对于重要锻件,都有流线分布的要求。
11.铸造组织残留
铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因。铸造组织残留会使锻件的性能下降,尤其是冲击韧度和疲劳性能。
12.碳化物偏析级别不符要求
碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀,呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差,加之改锻时锻比不够或锻造方法不当,具有这种缺陷的锻件,热处理淬火时容易局部过热和淬裂,制成的刃具和模具使用时易崩刃。
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13.带状组织
带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织,它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织,是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针,特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。
14.局部充填不足
局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位,尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是:①锻造温度低,金属流动性差;②设备吨位不够或锤击力不足;③制坯模设计不合理,坯料体积或截面尺寸不合格;④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。
15.欠压
欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增 大,产生的原因可能是:①锻造温度低。②设备吨位不足,锤击力不足或锤击次数不足。
16.错移
错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是:①滑块(锤头)与导轨之间的间隙过大;②锻模设计不合理,缺少消除错移力的锁口或导柱;③模具安装不良。
17.轴线弯曲
锻件轴线弯曲,与平面的几何位置有误差。产生的原因可能是:①锻件出模时不注意;②切边时受力不均;③锻件冷却时各部分降温速度不一;④清理与热处理不当。
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学习了,锻造工艺不当影响产品的品质和性能,马虎不得
太有帮助了,我们现在做的锻件就经常有开裂,还没有找到原因。
热处理工序如果没有好的锻造工艺作保障是很难搞好的,学习了
很欣赏这一类的文章
热处理与锻造是密不可分的
我想要合金钢的锻造工艺温度不知谁有
其实锻造时的有些缺陷后面步骤是可以修复的
大型锻件锻造拔长新工艺
随着钢铁、能源、石油化工所需锻件重量、尺寸的增 大,钢锭的重量不断增加,防止或减少钢锭内部的冶金缺陷变得更加困难。另一方面由于钢锭重量尺寸的增 大,水压机吨位在相对减小,锻件的质量标准又在不断提高。用传统的镦粗、拔长变形工艺来打碎钢锭内部的铸造组织、修复内部的冶金缺陷已不能满足锻件的质量要求。拔长、镦粗是大型锻件锻造中应用最广泛的两个工步,拔长与镦粗相比,由于坯料变形部分的体积小,变形量大,缺陷区域应力高;因而拔长是打碎铸造组织,修复冶金缺陷的主要工步。下面介绍一种大型锻件锻造拔长新工艺:凹面砧拔长新工艺。
锻造变形过程中,由于摩擦和温度梯度的影响,在工具和锻坯接触区域的附近总是或大或小地存在一个难变形区。难变形区的大小与形状对锻件内部的变形分布和应力状态有重要的影响,因而影响着锻件的质量。拔长时,在砧子与锻坯的接触区域附近存在难变形区,它的压下方向与轴线垂直,由于钢锭的冶金缺陷沿轴线附近存在,拔长工步中,应在沿轴线附近的区域形成大的变形量和良好的应力状态,有利于钢锭的冶金缺陷的修复。锻坯与砧子的接触区域存在难变形区正好符合拔长工步的这一变形特点要求,从变形的角度分析,当锻坯与砧子的接触区域存在难变形区时,则心部区域变形量必然大;从应力的角度分析,拔长工步中,由于存在刚端约束,当心部金属流动速度大时,为保持变形体的连续性,上下两难变形区必然通过刚端阻碍轴线附近处金属的流动,从而在心部造成较大的轴向压应力。因此,在锻坯与砧子的接触区域存在难变形区对修复钢锭的冶金缺陷是有利的,且难变形区越大,效果越明显。根据以上分析,将砧子的底平面改为中间略有凹度的曲面,能增 大砧底处的难变形区。这种砧子底面为凹曲面的拔长工艺,称为凹面砧拔长。研究证明,凹面砧拔长在疏松压实、空洞体积闭合方面都好于普通砧拔长。与现有其他特殊锻造方法相比,凹面砧拔长有应用方便、适用范围广的优点。
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