鍛造主要是在高溫下用擠壓的方法成型,可以細(xì)化制件中的晶粒,鍛造閥門就是鍛打出來的。
(一) 根據(jù)變形溫度分類
當(dāng)溫度超過300-400℃(鋼的藍(lán)脆區(qū)),達(dá)到700-800℃時(shí),變形阻力將急劇減小,變形能力也得到很大改善。根據(jù)在不同的溫度區(qū)域進(jìn)行的鍛造,針對(duì)鍛件質(zhì)量和鍛造工藝要求的不同,可分為冷鍛、溫鍛、熱鍛三個(gè)成型溫度區(qū)域。鋼的開始再結(jié)晶溫度約為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。不加熱在室溫下的鍛造叫冷鍛。
在低溫鍛造時(shí),鍛件的尺寸變化很小。在700℃以下鍛造,氧化皮形成少,而且表面無脫碳現(xiàn)象。因此,只要變形能在成形能范圍內(nèi),冷鍛容易得到很好的尺寸精度和表面光潔度。只要控制好溫度和潤滑冷卻,700℃以下的溫鍛也可以獲得很好的精度。熱鍛時(shí),由于變形能和變形阻力都很小,可以鍛造形狀復(fù)雜的大鍛件。要得到高尺寸精度的鍛件,可在900-1000℃溫度域內(nèi)用熱鍛加工。另外,要注意改善熱鍛的工作環(huán)境。鍛模壽命(熱鍛2-5千個(gè),溫鍛1-2萬個(gè),冷鍛2-5萬個(gè))與其它溫度域的鍛造相比是較短的,但它的自由度大,成本低。
坯料在冷鍛時(shí)要產(chǎn)生變形和加工硬化,使鍛模承受高的荷載,因此,需要使用高強(qiáng)度的鍛模和采用防止磨損和粘結(jié)的硬質(zhì)潤滑膜處理方法。另外,為防止坯料裂紋,需要時(shí)進(jìn)行中間退火以保證需要的變形能力。為保持良好的潤滑狀態(tài),可對(duì)坯料進(jìn)行磷化處理。在用棒料和盤條進(jìn)行連續(xù)加工時(shí),目前對(duì)斷面還不能作潤滑處理,正在研究使用磷化潤滑方法的可能。
(二) 根據(jù)坯料的移動(dòng)方式分類
根據(jù)坯料的移動(dòng)方式,鍛造可分為自由鍛、鐓粗、擠壓、模鍛、閉式模鍛、閉式鐓鍛。
1、自由鍛
定義:利用沖擊力或壓力使金屬在上下砧面間各個(gè)方向自由變形,不受任何限制而獲得所需形狀及尺寸和一定機(jī)械性能的鍛件的一種加工方法,簡稱自由鍛。
特點(diǎn):自由鍛造所用工具和設(shè)備簡單,通用性好,成本低。同鑄造毛坯相比,自由鍛消除了縮孔、 縮松、氣孔等缺陷,使毛坯具有更高的力學(xué)性能。鍛件形狀簡單,操作靈活。因此,它在重型機(jī)器及重要零件的制造上有特別重要的意義。
分類:主要有手工鍛造和機(jī)械鍛造兩種。手工自由鍛生產(chǎn)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,僅用于修配或簡單、小型、小批鍛件的生產(chǎn)。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,機(jī)器自由鍛已成為鍛造生產(chǎn)的主要方法,在重型機(jī)械制造中,它具有特別重要的作用。而產(chǎn)生的鍛件形狀和尺寸主要由操作工的技術(shù)水平?jīng)Q定。
主要設(shè)備:自由鍛造的設(shè)備分為鍛錘和液壓機(jī)兩大類。生產(chǎn)中使用的鍛錘有空氣錘和蒸汽-空氣錘,有些廠還使用結(jié)構(gòu)簡單,投資少的彈簧錘、夾板錘、杠桿錘和鋼絲錘等。液壓機(jī)是以液體產(chǎn)生的靜壓力使坯料變形的,是生產(chǎn)大型鍛件的唯一方式。
基本工序:自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、切割及鍛接等。
2、模鍛
定義: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,加工余量較小,結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
特點(diǎn):在模鍛錘或壓力機(jī)上用鍛模將金屬坯料鍛壓加工成型的工藝。模鍛工藝生產(chǎn)效率高,勞動(dòng)強(qiáng)度低,尺寸精確,加工余量小,并可鍛制形狀復(fù)雜的鍛件;適用于批量生產(chǎn)。但模具成本高,需有專用的模鍛設(shè)備,不適合于單件或小批量生產(chǎn)。
分類:根據(jù)設(shè)備不同,模鍛分為錘上模鍛,曲柄壓力機(jī)模鍛,平鍛機(jī)模鍛,摩擦壓力機(jī)模鍛等。
制備:模鍛用的鍛模,由上下兩個(gè)模塊組成,模膛4是鍛模的工作部分,上下模各一半。用燕尾和楔1、2固定在錘砧和工作臺(tái)上;并以鎖扣3或?qū)е鶎?dǎo)向,防止上下模塊錯(cuò)位。金屬坯料按模膛的形狀變形。
工序、工藝過程:模鍛的工序?yàn)橹婆?、預(yù)鍛和終鍛。終鍛模的模膛是按鍛件的尺寸、形狀,并加上余量和偏差確定的。
(三)根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)方式分類
根據(jù)鍛模的運(yùn)動(dòng)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。擺輾、擺旋鍛和輾環(huán)也可用精鍛加工。為了提高材料的利用率,輥鍛和橫軋可用作細(xì)長材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉(zhuǎn)鍛造也是局部成形的,它的優(yōu)點(diǎn)是與鍛件尺寸相比,鍛造力較小情況下也可實(shí)現(xiàn)形成。包括自由鍛在內(nèi)的這種鍛造方式,加工時(shí)材料從模具面附近向自由表面擴(kuò)展,因此,很難保證精度,所以,將鍛模的運(yùn)動(dòng)方向和旋鍛工序用計(jì)算機(jī)控制,就可用較低的鍛造力獲得形狀復(fù)雜、精度高的產(chǎn)品,例如生產(chǎn)品種多、尺寸大的汽輪機(jī)葉片等鍛件。
鍛造設(shè)備的模具運(yùn)動(dòng)與自由度是不一致的,根據(jù)下死點(diǎn)變形限制特點(diǎn),鍛造設(shè)備可分為下述四種形式:
(1)限制鍛造力形式:油壓直接驅(qū)動(dòng)滑塊的油壓機(jī);
(2)準(zhǔn)沖程限制方式:油壓驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的油壓機(jī);
(3)沖程限制方式:曲柄、連桿和楔機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊的機(jī)械式壓力機(jī);
(4)能量限制方式:利用螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機(jī)。
為了獲得高的精度應(yīng)注意防止下死點(diǎn)處過載,控制速度和模具位置。因?yàn)檫@些都會(huì)對(duì)鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外,為了保持精度,還應(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙、保證剛度,調(diào)整下死點(diǎn)和利用補(bǔ)助傳動(dòng)裝置等措施。
此外,根據(jù)滑塊運(yùn)動(dòng)方式還有滑塊垂直和水平運(yùn)動(dòng)(用于細(xì)長件的鍛造、潤滑冷卻和高速生產(chǎn)的零件鍛造)方式之分,利用補(bǔ)償裝置可以增加其它方向的運(yùn)動(dòng)。上述方式不同,所需的鍛造力、工序、材料的利用率、產(chǎn)量、尺寸公差和潤滑冷卻方式都不一樣,這些因素也是影響自動(dòng)化水平的因素。