锻造新工艺复习资料.docx

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1、锻造新工艺5.1 等温锻造顾名思义，等温锻造为恒定温度下的锻造，而常规锻造为一定温度区间（始锻温度-终锻温度）内的锻造。前者具有明显的优点，由于等温锻造，必然组织均匀，制品性能均匀。5.2 粉末锻造与铸造相比，粉末锻造之前的铸造过程被粉末处理过程所替代，因此粉末锻造的工艺发生了变化。粉末热锻的工艺流程为：粉末原料一预成形坯一烧结一加热一锻造。由于粉末锻造是在普通粉末冶金和精密模锻工艺基础上发展而来的，因此它具有如下特点：D粉末预成形坯通过加热锻造的途径，提高了制品的密度，因此使制品的性能接近甚至超过同类熔铸制品的水平；2）保持了粉末冶金工艺制造坯料的特点，因为粉末预成形坯含有80%左右的孔隙，

2、其锻造应力比普通熔铸材料要低很多；3）材料的利用率达80%以上；4）制品的精度高、组织结构均匀、无成分偏析；5）能够锻造难于锻造的金属或合金和各种复杂形状的制品，例如难变形的高温铸造合金。5.3 精密模锻（精锻）精锻的方法有三种：高温精锻（热精锻）、中温精锻（温精锻）和室温精锻（冷精锻）。高温精锻时坯料在控制气氛中加热，以防止坯料产生氧化和脱碳。通常采用的是少氧化火焰加热炉，炉温12（XrC时，CO2CO0.3,H2OH20.8,便可以实现少氧化加热，此时的空气过剩系数控制在0.5左右。中温精锻是在尚未产生强烈氧化的温度范围内加热坯料并完成精锻的一种加工方法。例如，45号钢的抗拉强度到600时

3、为室温时的一半。600以上的抗拉强度较低，碳钢在600-85（TC范围内无强烈的氧化现象，因此此种条件下锻造可使锻件达到较高的精度和较低的表面粗糙度。5.4 半固态模锻半固态模锻是将半固态坯料加热至半固态温度后，迅速转移至金属模膛中，在机械静压力作用下，使处于半熔融态的金属产生粘性流动、凝固和塑性变形复合，从而获取毛坯或零件的一种锻造新工艺。5.5 超塑性锻造（SUPerPlaStiCforging）超塑性锻造指在利用材料的超塑性性能进行的锻造。超塑性指材料在一定的组织和热力学条件（温度、应变速率、应变）下获得大于100%拉断延伸率的一种成形方式。不同的材料在不同的条件下可以展现超塑性。经典超

4、塑性材料要求组织为细晶、热稳定、应力小、应变速率低、应变速率敏感性为0.5左右。近年来出现了金属间化合物、陶瓷、复合材料的超塑性，发展和丰富了经典超塑性的内容，出现了溶质拖曳蠕变较高的延伸率和高应变速率超塑性。普通锻造是热成形过程，应变速率比较高。为了获得较好的塑性，需要在高温低应变速率下进行锻造。一些先进材料超塑性成形的条件如表1所示表1一些先进材料超塑性成形的条件材料晶粒尺寸Mm温度K应变速率1/sm值延伸率%Ti-25Al-10Mo-3V-IMo122381050.5-0.6887Fe3(A1.Si)1001123IO4100Ni3Al101373IO3541TiAl601373IO30

5、.2-0.3100Ni3Si151353IO-30.5650SiCw2l2420%vol748-8233义10凸0.33300SiCp/202415%vol75341040.43495.6 连铸连锻(ContinUoUScastingandforging)它是先铸造后立即锻造的铸锻联合的先进工艺。实质是铸造与锻造的结合。这一点和连铸连轧、连续铸轧、连续铸挤发生联系，都属于冶金短流程的工艺。短流程的工艺带来能耗的降低、流线缩短、占地面积减少。进一步的情况请见所附文献或相关杂志。5.7 液态模锻(1.iquiddieforging)液态模锻工艺集热模锻和全液态压铸优点于一身。该工艺将熔融金属液注入

6、开式模膛内,然后合模实现充填成形,在压力作用下凝固并有少量塑性变形。该工艺可获得力学性能接近锻件的制件,可在一个工步内完成较复杂制件的成形。铝合金液态模锻是液态模锻工艺中发展最成熟、应用最广泛的工艺,其典型产品为汽车活塞。5.8 辐锻(RoiIerforging)辑锻是使毛坯在装有扇形模块的一对旋转的轧辑中通过，借助模槽产生塑性变形，从而获得所需要的锻件或锻坯，如图1所示。辐锻工艺分类及其应用范围如表2所示。图I辑锻示意图I-轧辑2-扇形模块3-锻件表2辑锻工艺分类及其应用范围分类变形过程特点应用制坯辐锻单型槽辐锻在开式型槽内一次或用于毛坯端部拔长或多次根锻，或用闭式型槽一次辐锻用于模锻前的制

7、坯工序，例如搬手的杆部延伸多型槽轻锻在几个开式型槽中连续辑锻，或在闭式与开式的组合型槽中辐锻主要用于模锻前的制坯工序，例如汽车连杆的制坯辐锻成形较锻完全成形较锻在粗锻机上完成锻件的全部成形过程。可在开式型槽、闭式型槽或开式闭式型槽中辑锻适用于小型锻件及叶片类锻件的直接辑锻成形，例如各类叶片的冷、热精密轻锻和医疗器械的冷根锻预成形辐锻锻件在辐锻机上基本成形，即完成相当于模锻工艺的预锻或超过预锻的成形程度。在辑锻后需要其他设备进行最终整形适用于辑制截面差较大、形状较为复杂的锻件，例如内燃机连杆、拖拉机履带节的预成形部分成形辑锻锻件的一部分形状在辐锻机上成形，而另外部分采用模锻或其他工艺成形适用于辐

8、制具有长杆类或板片类锻件。例如锄头、梨刀、汽车变速器操纵杆、剪刀股等辐锻工艺是轧制、模锻两种工艺的结合，它集中了这两种工艺的优点，所以辑锻工艺具有如下的特点：(1)产品精度高，表面粗糙度小。(2)锻件质量高，具有良好的金属流线。(3)生产效率高。这是由于辑锻过程中锻辑是连续转动的，间隙时间短。(4)模具寿命长。(5)所需设备吨位小。(6)工艺过程简单，易于实现机械化自动化，而且劳动条件好。5.9环轧(Ringrolling)5.9.I环轧原理环形件辗轧简称环轧，有称为环形件扩孔。其原理如图2所示。辗压轮1与芯轴辑2旋转中心轴平行，辗环时，电动机通过减速箱驱动辗压轮旋转，辗压轮通过它与环形坯件之

9、间的摩擦力曳入毛坯并连续地施压，环形坯与芯耨之间的摩擦力带动芯耨转动，同时辗压轮与芯辑之间的中心距逐渐缩小，直至变形结束。经辗环变形的工件，截面积和径向厚度都减小，环形件外径和孔径都相应地增加。因此，环轧主要是径向压缩切向延伸的锻造过程。图2环轧原理图5.9.2环形件的分类（1500mm以上）。图3环形锻件分类根据环壁截面形状，环形件可分为矩形、锥形、十字形、沟槽形和法兰形等五类，如图3所示。按直径尺寸分为:超小型（50mm以下）、小型（50200mm）、中型（200500mm）大型（巾5001500mm）和超大型（八）矩形(b)锥形(C)十字形(d)沟槽形法兰形5.9.3环轧工艺特征环形件辗

10、轧工艺，按其受压变形方向不同可分为径向辗轧和径向-轴向辗轧两类。径向辗轧在辗轧过程中，环壁径向受压缩，金属沿切线方向延伸。而轴向即使不受轧辑限制，环壁的宽展量仍然很小。径向辗轧工艺主要适用于矩形截面、沟槽形截面、十字形截面类环件,这种工艺所用的设备简单，如图4所示。径向-轴向辗轧这是在径向辗轧的基础上，加端面轧辑，使其产生轴向变形的环轧工艺。这种工艺主要适用于壁厚较大或截面较笈杂的环件，见图5。图5径向-轴向辗轧I-芯*昆2-主轧辑3-锻件4-端面轧辐金属流线沿圆周方向分布。图4径向辗轧示意图I-芯程2-主轧辑3-锻件5. 9.4环轧工艺的特点(1)可轧制接近零件外廓形状的锻件。(2) 环壁切

11、向的机械性能好。因为变形均匀,(3) 生产效率高，环轧工艺生产率比自由锻高1020倍。(4) 环形件尺寸几乎不受限制，直径为256000mm,重量为0.4kg(68)t的环形件，均可用环轧工艺制造。(5)设备简单、造价低，对厂房要求不高，劳动条件较好。5.10摆动辗压(SWingrOHing)摆动辗压属于热锻与锻造工艺结合的新工艺。属于摆动式精密锻造技术。该工艺节省时间、费用低、制品质量高。5.10.1摆动辗压基本原理摆动辗压(简称摆辗)是指上模的轴线与被辗压工件(放在下模)的轴线(称主轴线)倾斜一个小角度，模具一面绕主轴旋转，一面对坯料连续进行压缩，这种连续累计的成形方法称为摆动辗压。它具有

12、省力、无冲击振动、无噪声、劳动条件好、工件精度高、设备制造费用低等优点，己在世界各国工业生产中得到广泛的应用。图6工作原理示意图I-上模2-毛坯3-滑块4-液压缸5.10.2摆辗特点(1)辗压力小。加工相同的零件，仅为普通锻造方法的1/20-1/5,所以小功率的摆动辗压机可加工较大的锻件。(2)产品尺寸精度高，质量好，不易开裂。这是压缩变形特点决定的。(3)适合于加工薄盘类零件成形。但摆动辗压使用上有其局限性。以往生产薄盘类零件，用普通锻压方法加工时，因摩擦力的影响，则所需要的压力可能超过模具材料的强度极限，而造成无法继续加工。锻压时摩擦力的大小取决于模具与被锻压的毛坯间的润滑状态及相对运动情

13、况。采用摆辗方法时，模具与毛坯的接触面积小，工具与毛坯表面间的摩擦可能由滑动摩擦变成滚动摩擦，摩擦系数大大减小，因此作用在毛坯上的变形力减小了。(4)无噪声、无振动、易于实现机械化、自动化，劳动环境好，劳动强度低。(5)投资少，能耗低，设备制造费用低等。(6)缺点是机器结构较为复杂，另外往往要求制坯。5.10.3摆辗产品摆动辗压适合加工各种盘类、环类、法兰类以及带法兰的长轴类等回转体锻件，如齿轮牙嵌离合器、铳刀片、汽车后半轴、碟形弹簧、止推轴承圈等，甚至还可用于提高粉末烧结件的密度或零件表面强化等，如图所示。摆动辗压几乎可加工所有可塑性材料，如铅、铝、铜及其合金、碳素钢、合金钢、不锈钢、轴承钢

14、和高速钢等。5.10.4摆辗典型工艺与应用摆辗典型工艺如图7所示。图7典型工艺（八）徽机（b）法兰辙粗（C）垂直成形（d）反挤压（e）正挤压正挤压锁粗（g）精冲（三）粉末压实缩口（j）翻边（k）锥端斜接（1）平端斜接（m）半圆钾接（n）翻孔斜接（O）翻边（扩口）钾接（P）卷边怫接（1）锻造摆辗锻造主要用于成形各种饼盘类、环类、带法兰的长轴类锻件。根据成形温度不同,摆辗可分冷辗成形、热辗和温辗。冷辗锻件精度较高，需要力较大，质量好，模具寿命长;热辗省力，但模具寿命低；温辗介于二者之间，目前发展较快。国外冷辗较多，近来发展温辗，国内热辗较多，近年发展冷辗和温辗。我国摆辗成形件的实例有：汽车半轴及汽

15、车后桥被动大齿轮、铳刀片、盘形弹簧片、扬声器导体和铁路车辆销类件等。（2）聊接摆辗钾接无噪声、无振动、与风枷相比非常安静，主要用于汽车、造船、家具、电气、门窗等工业生产部门之中。不同斜头可实现圆头、平面、扩口、卷边等卸接工艺。可钏接的材料有低碳钢、中碳钢、有色金属、塑料及陶瓷。（3）粉末压制粉末烧结体的预制坯经摆辗成形后可提高其致密度。（4）精冲、圆管缩口及翻边摆辗精冲所需设备吨位小，便于制造，它与摆辗翻边一样都处于研究阶段。摆辗缩口可使金属管端部形成抛物面、球面、锥面等各种形状零件。与模压法缩口相比所需变形力小,工件表面质量高，模具简单，成型极限高，可以加工壁厚大的管件。（5）挤压日本在摆辗挤压方面做了大量工作，试验材料有铝、铜及35号钢等。5.10.5摆辗主要工艺参数的确定(1)极限变形度变形度表示变形程度大小，用下式表示。=ln(AlAO)=ln(R17Ro2)式中，AO-毛坯面积(m11f);AI-工件