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锻造工艺培训资料

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锻造工艺培训教材

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一、锻造的概念………………………………………………………………………3

1、自由锻………………………………………………………………………3

2、模锻………………………………………………………………………3

3、胎模锻造………………………………………………………………………4

二、锻造的工艺性…………………………………………………………………4

1、自由锻造的工艺性………………………………………………………………4

2、模锻件结构工艺性………………………………………………………………4

三、锻造的加热温度控制…………………………………………………………5

1、加热的目的………………………………………………………………………5

2、加热容易产生的缺陷……………………………………………………………5

3、中频感应加热炉…………………………………………………………………6

四、锻件质量检验及控制……………………………………………………………7

1、锻件缺陷的分类…………………………………………………………………7

2、锻件缺陷产生原因………………………………………………………………7

3、锻件质量控制的主要内容和方法………………………………………………9

一、锻造的概念

在外力的作用下，使坯料产生局部或全部变形，以获得一定几何尺寸、形状和内部组织的锻件加工方法称为锻造。

锻造一般分为自由锻和模锻两大类。

1、自由锻：

利用冲击力或压力使金属在上锤、下砧之间朔性变形，从而得到所需要锻件的锻造方法。

自由锻造的特点：

工艺灵活、成本低、具有较强的适应性，但精度差、余量大、材料消耗多，生产效率低。

主要设备：

蒸汽-空气锤、液压机

自由锻造的基本工序：

拔长、镦粗、冲孔、切边、弯曲、扭转、错移。

2、模锻：

使坯料在模膛内受压变形的方法，在变形过程中，由于模膛对金属坯料流动的限制，金属坯料充满模膛，获得与模膛形状相同的锻件。

模锻的特点：

生产效率高、锻件精度高、余量小、操作简单。

模锻的主要设备

1）锤上模锻：

蒸汽-空气锤、高速锤。

2）压力机上模锻：

摩擦压力机、曲柄压力机、平锻机、模锻水压机。

锻模结构

锤上模锻的锻模是由带有燕尾的上模和下模两部分组成，下模固定在砧座上，上模固定在锤头上，上模和下模均有相应的模膛。

锻模的模膛分为模锻模膛和制坯模膛两大类。

1）模锻模膛可分为预锻模膛和终锻模膛两种

2）制坯模膛有几种：

拔长模膛、滚挤模膛、弯曲模膛、切断模膛，还有镦粗台等。

3、胎模锻造：

胎膜锻造是在自由锻造设备上使用胎膜生产模锻件的方法。

一般利用自由锻将坯料初步成型，然后再用胎膜终锻成型。

设备简单，胎膜简单，不需要固定在设备上，适应中小批量生产。

模具寿命短，劳动强度高。

二、锻造的工艺性

1、自由锻造的工艺性：

1）尽量避免锻造具有锥面和斜面的结构。

否则要有专用工具，工艺复杂，操作不便。

2）自由锻造不能锻造出锻件上简单几何体（面）形成的截交线、相贯线等空间曲线。

3）自由锻造不应设计出加强筋、凸台等难以锻造的表面。

4）应将结构复杂和截面有急剧改变的锻件，设计成几个简单的锻件来焊接。

2、模锻件结构工艺性

1）模锻件要选择合理的分模面，保证锻件取出方便，成型简单。

同时锻件在分型面上的上下轮廓要一致，以便及时发现上下错模，减少毛边。

2）锻造制坯的零件上不加工表面中，凡是垂直于表面的立面均应设计出锻件斜度，不加工表面形成的角度应该设计成圆角。

3）锻件设计应避免锻件横截面相差过大凸缘薄而高，避免锻件部分过于扁薄，锻件结构过薄、过高，冷却快而且金属流动阻力大，金属成型困难。

4）模锻件形状应尽量简单，外形要对称；尽可能避免设计长而复杂的分支。

5）复杂的锻件可以考虑采用分段锻造、焊接组合的结构。

三、锻造的加热温度控制

1、加热的目的

1）锻造生产中，金属毛坯锻造前一般均要加热，目的是：

提高金属的朔性，降低变形抗力，容易流动成型并获得良好的锻后组织和力学性能。

2）加热方法：

按采用热源不同，金属毛坯的加热方法分火焰加热和电加热两大类。

3）锻造温度

45、50钢的锻造温度：

始锻温度为1200℃左右，终锻温度为800℃。

42GrMo钢的锻造温度：

始锻温度为1250℃左右，终锻温度为850℃。

2、加热容易产生的缺陷

金属在加热过程中可能产生的曲线有：

氧化、脱碳、过烧、裂纹等。

加热的缺陷直接影响模锻性能和锻件质量。

常见钢的过烧温度：

45、50、42GrMo钢的过烧温度为1300℃。

过烧缺陷：

钢加热到接近熔化温度，并在该温度下长时间停留。

由于氧化性气体渗入晶界，与晶界物质Fe、C、S发生氧化，形成易熔共晶氧化物，破坏了晶粒间的联系，使钢完全失去了朔性的现象称为过烧。

解决办法：

控制加热温度。

内部裂纹缺陷：

坯料在加热过程中，由于外层温度高于心部温度，必然出现外层和里层的膨胀不同，从而产生内应力，称为温度应力或热应力。

温度高膨胀大的表面因受到温度低膨胀小的中心部分的约束而产生压应力。

相反，温度低膨胀小的心部受到温度高膨胀大的表层拉伸作用将产生拉应力。

解决办法：

加热截面大和导热性差的坯料，在低温阶段缓慢加热。

严格控制加热温度，加热设计不够，加热温度过低或没有达到要求的截面温差时，低朔性的锻坯心部变形会出现裂纹。

3、中频感应加热炉

1）电源：

工业与民用交流电的频率是50HZ，叫工频电流，频率大于2000HZ叫中频电流，频率超过50000HZ叫做高频电流。

锻造感应加热设备使用中频或工频电流。

2）电源频率的选择：

用高频电流感应加热，加热层的深度小于1mm，不适应锻造加热。

用中频或工频电流感应加热可以将工件加热透，加热时间的高低取决于电流频率的选择是否恰当。

3）锻造加热温度的测量：

有目视测量、仪表测量光学高温计、光电高温计、辐射感温计、光电比色高温计等。

4）红外线测温计：

红外线测温计是光电高温计和比色计的新发展，具有更好的测温性能和工作条件适应性。

5）火焰颜色与温度对照

桔黄色：

900~1050℃

深黄色：

1050~1150℃

淡黄色：

1150~1250℃

黄白色：

1250~1300℃

6）操作中频感应加热炉注意事项

开机前：

清干净炉膛内氧化皮，导轨是否变形、漏水、卡料，炉膛是否有裂纹，通上冷却水，压力大于0.2Pa，通上气源，压力大于0.5Pa。

运行中：

观察工艺参数是否正确（电压、频率、温度）。

关机时：

清空坯料，继续水冷到常温。

异常停电时：

按应急预案启动柴油发电机供应冷却水冷却中频机，把炉膛内坯料推出。

不合格品：

欠温料、过烧料要及时转入隔离区，挂上标识，写上材料炉号。

四、锻件质量检验及控制

1、锻件缺陷的分类：

按生产过程分类：

原材料生产过程产生的缺陷、锻造过程产生的缺陷、热处理过程产生的缺陷。

按工艺顺序分：

原材料冶金缺陷、下料工艺缺陷、加热工艺缺陷、锻造工艺缺陷、冷却工艺缺陷、清理工艺缺陷、热处理工艺缺陷。

2、锻件缺陷产生原因：

1）由下料产生的常见缺陷

A、切斜，坯料端部弯曲带毛刺:

切斜的毛坯容易缺料、镦粗不好定位容易弯曲，模锻时容易形成折叠。

B、坯料断面凹陷或凸起：

容易产生折叠和裂纹。

2）由加热产生的常见缺陷

A、过热：

加热温度过高或时间过长造成晶粒粗大的现象。

钢的力学性能，特别是塑性和冲击韧性降低。

通过正火或退火可以使过热消除。

B、蛤蟆皮表面：

坯料由于过热，晶粒粗大而引起的。

C、过烧：

炉温过高或坯料在高温区停留时间过长引起。

晶界被氧化，晶界强度被破坏，不可以再用。

加热裂纹：

坯料尺寸大，导热性差，加热速度快，心表温差大引起的。

D、脱碳：

钢在高温下表层的炭被氧化，零件的强度和疲劳性能下降。

E、未热透引起心部开裂：

保温时间不够未热透，心部塑性差引起。

3）有锻造引起的缺陷

A、鼓肚表面开裂：

一次镦粗量过大，产生纵裂。

B、纵向条状裂纹：

对圆棒料进行拔长由圆形压成方形过程中。

C、角裂：

在拔长后坯料的四根棱上零散出现的拉裂裂口。

坯料拔长后，棱角部分温度低，金属流动性能差产生拉应力而开裂。

D、内部横向裂纹：

在坯料纵向断面上沿高度方向出现的条状裂纹。

拔长时送料比小于0.5时、在坯料轴向将产生拉应力，当拉应力超过材料的抗拉强度时，便在该处引起横向裂纹。

E、折叠：

在外观上折叠和裂纹相似，观察低倍折叠外流线弯曲，如果是裂纹则流线被切断。

高倍观察裂纹底部尖，折叠底部圆钝，两侧氧化较严重。

折叠是锻造过程中已经氧化过的表面金属汇合在一起形成的。

模锻件的折叠主要是飞边不正被压入锻件或模锻时金属发生对流或回流引起的。

F、局部充填不足：

毛坯加热不足、金属流动性差、预锻模膛和制坯模膛设计不合理、设备吨位小都可能引起这些缺陷。

G、模锻不足：

锻件在分型面垂直方向的所有尺寸都增大，超出图纸的规定。

飞边桥部阻力大、设备吨位不足、毛坯体积或尺寸偏大、锻造温度低、模膛磨损过大等均可引起欠压。

H、错位：

模锻件上半部分和下半部分沿分型面产生错位。

模膛安装不正或锤头与导轨间隙过大，或者锻模没有平衡错位的锁扣或导柱会引起错位。

J、表面鱼鳞甲状伤痕：

锻件表面粗糙，是由于润滑剂选择不当，质量欠佳，或者润滑不均匀，造成局部沾模所致。

4）由于切边产生的裂纹

A、切边裂纹：

切边时由于材料塑性低引起开裂。

B、残留毛刺：

切边模间隙大，刃口磨损过大，或者切边模安装不精确所致。

C、表面压伤：

由于凸模与模锻件形状不吻合或推压面太小引起。

D、弯曲或扭曲变形：

由于切边凸模锻件的接触面太小，或出现不均匀接触引起。

5）锻后冷却不当产生的缺陷：

A、冷却裂纹：

冷却速度太快产生较大的热应力引起。

B、冷却变形：

在锻造过程中产生的残余应力和冷却不均匀引起。

3、锻件质量控制的主要内容和方法

为了保证锻件的图纸尺寸精度和力学性能要求，必须对锻件的质量进行控制，即必须对从原材料到锻后热处理的整个生产过程进行控制，保证生产质量的稳定和产品的一致。

锻件质量的控制包括：

材料入厂检验、中间检验（半成品）、最终检验（成品锻件）和工模具、设备和仪表调整、检验和检测工具等生产手段的控制。

锻前加热工序和锻后热处理工序是特殊工序，其质量特性无法精确测量或无法经济测量，主要靠严格的过程参数控制来控制质量。

1）锻件质量控制

•原材料的质量控制：

材料化学成分、质保书、标识、规格、表面质量。

•模具质量的控制：

模具的检验、模具调整、模具修理。

•加热质量的控制：

红外线测温仪、电流、电压、送料电机频率。

•锻造工序的控制：

首检、自检、巡检、记录。

•热处理质量的控制：

控制热处理工艺参数、自检、巡检、记录、探伤。

•产品标识和可追溯性控制：

从原材料进车间开始，对其挂牌管理（标识）；打上标记随各道工序流转至机加工单位。

2）锻件缺陷的修正办法

•毛刺、折叠：

采用砂轮、风铲、旋转锉打磨的方法修正。

•部分充不满：

在打几锤或补焊。

•错模：

再锻一次，或者打磨去除。

•弯曲变形：

热状态在切边温度进行校直，冷状态在压力机校直。

•过热：

采用正火处理来消除。

•对于过烧、淬裂、严重折叠、严重尺寸不合格的锻件应作为不可挽救的锻件，报废处理，不在修正。