锻造工艺过程及模具设计

锻造工艺过程及模具设计

1.1 锻造生产 ① 锻造的目的或者什么是锻造? ② 锻造与铸造,压铸,注塑发展以及区 别? 从历史的角度谈发展; 从工艺的角度谈区别。

• 带铭文出土文物“越王勾践剑”也是青铜 剑。传说中的“干将、莫邪雌雄剑”当然 也该是铸造的。

• 从比较严格的意义上讲,中国古代的锻造技 术基本是和钢同时出现的,从2000多年前的 汉代开始即被广泛应用于社会生活的各个 领域。钢质锻件的的出现使“铁器时代” 向前跨进了一大步,促进了历史文明的发展, 但受锻造成形原理所限,它没有像古代铸造 技术那样为后人留下无数灿烂辉煌、令人 瞩目的艺术作品,因而也就从未受到过应有 的重视,让人更为遗憾的是,许多传统的锻造 技术现在已经消失或正被遗忘。

④ 我国锻造的基本情况? ⑤ 模锻的特点? ⑥ 通用的锻造设备有哪些? (油压机,模锻锤,曲柄压力机,摩擦 压力机等)

1.2 锻造生产的发展过程 ① 模锻件的数量增加,自由锻造的数量减少; ② 材料利用率; ③ 模锻的流程; (备料………校正) ④ 20世纪锻造的基本发展情况? (生产对象的发展) (生产设备的发展)

1.3 锻造技术发展的未来趋势 ① 数字化塑性成形技术; 锻造技术发展的未来是锻造技术数字化。 数字化的体现是什么? (CAD/CAM/CAE) ② 锻造设备和工艺技术发展趋势? 三个方面:设备大型化;自动化、精密化; 绿色化。

1.4 学习本课程的任务: ① 设计能力; ② 分析能力; ③ 解决锻件缺陷问题的能力。

2.1 锻造用原材料 ①锻造用的原材料的对象? (棒料、板料、 管料)。 ②锻造用的原材料的材质? (钢、有色金属) ③钢的分类? 含碳量;化学成分;碳的质量分数;加入合 金元素

锻造用钢是各种类型的钢锭和钢坯;锻造用有色金属一般是各种类型的坯料。 除大、中型自由锻件采用钢锭为坯料外,一般锻件都采用各种金属棒料为坯 料。在锻造前,一般要在专门的下料设备上把金属棒料切成所需长度。当没有专 门的下料设备时,也可以在其他设备上进行切料。常用的下料方法介绍如下: 1.锯切 锯切常在圆盘锯、弓形锯和带锯上进行。圆盘锯是由电动机带动带齿的锯盘 慢速旋转并移动,而将棒料切断。圆盘锯通用性强,锯盘的最大直径可达2m, 能够锯切的棒料直径在750mm以下。

2.剪切 一般在剪床上进行,可以剪切直径为200mm以下的钢材。对于低碳钢、中碳钢 等断面尺寸较小的钢坯可以冷剪。

3.冷折下料 在水压机或曲柄压力机上,通过冲头将压力 传到材料上,从而使被折材料沿预先加工好 的切折断, 切口宽度b=(5~8)mm; 切口深度h=(a)1/3mm; 4.砂轮切割 砂轮切割是在砂轮切割机上将钢坯切断。 砂轮切割机是由电动机带动薄片砂轮 (厚度一般在3mm以下)高速旋转,并用 手动或机动使它作上下运动而将钢坯切断。 砂轮切割机可切割直径在40mm以下的任何硬度的 金属材料。

5.气割 气割是利用氧气和可燃气体的气割器(称割炬),产生温度很高的火焰,使割缝上 的金属熔化而烧断金属材料。

6.精密剪切下料 由于无飞边锻模、精密锻造、冷挤压以及精密辗压等新工艺的出现和日益广泛的 应用.对棒料剪切下料工艺的要求也越来越高。要求采用精密下料方法,以提高 断面质量,减少切断变形,严格控制下料公差和提高劳动生产率。

2.3 模锻时的润滑 ①锻造时为什么要润滑? ②润滑剂的分类? (传统的润滑剂、新型的 润滑剂)

2.1 一般加热方法 ①加热方法按照采用的热源不同分: 火焰加热 电加热(电阻加热;感应加热) ②两种加热方法的加热原理和优缺点?

2.2 钢加热时的缺陷及防止措施? ①氧化、脱碳、增碳 产生的原因及防止措施? ②过热、过烧 产生的原因及防止措施? ③裂纹 产生的原因及防止措施?

(二)锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度间的~段温度间隔。钢料在高温单相区具 有良好的塑性,所以锻造温度范围最好在这个区间,图4-2是在铁碳合金相图 基础上制定的碳钢锻造温度范围。 开始锻造的温度称为始锻温度。它应低于固相线℃,以防止过热 和过烧。 结束锻造时的温度称为终锻温度。终锻温度主要应保证在结束锻造之前金属还具 有足够的塑性以及锻件在锻后获得再结晶组织,但过高的终锻温度电会使 锻件在冷却过程中晶粒继续长大,因而降低了力学性能,尤其是冲击韧度。 对过共析钢,为避免形成二次网状渗碳体,在Es线下还应继续锻打,它的终锻 温度应高于PsE’线℃。对亚共析钢,由于在高温单相区内有良好塑 性,所以终锻造温度应在Gs线℃。对于低碳钢,在Gs线)以下的两 相区(ra)也有足够的塑性,因此低碳钢的终锻温度。 对于最后一次锻造的终锻 温度还要根据剩余变形程度查再结晶图,以避免锻件晶粒粗大。对于锻后立即进 行余热热处理的锻件,终锻温度还要考虑余热热处理的要求。精整工序的终锻温 度允许比规定值低50~80℃。 由于生产条件的不同,各工厂所用的锻造温度范围也不完全相同。钢料的锻 造温度范围见表4-1;有色金属的锻造温度范同见表4-2。

(三)锻件的冷却和锻后热处理 1.锻件的锻后冷却方法 锻件从终锻温度冷至室温的过程叫锻件的冷却, 常用的锻件冷却方法,按其冷却速度由快到慢的顺序分为空冷、堆冷、坑冷(或 箱冷)、灰冷(或砂冷)、炉冷、等温退火等六种。

2.锻件的锻后热处理 锻件在机械加工前后,一般都要进行热处理。机械加工前的热处理称为锻件的锻 后热处理.机械加工后的热处理称为最终热处理。通常锻件的锻后热处理是在锻 压车间进行的。 由于锻造过程中锻件各部分变形程度、终锻温度和冷却速度不一致,锻件内部存 在组织不均匀、残余应力和加工硬化等现象。为了消除上述现象,保证锻件质量, 锻后应进行热处理。 锻件的锻后热处理的目的是调整锻件硬度, 锻件最常采用的热处理方法有退火、正火、调质等。 (1)退火退火有完全退火、不完全退火、等温退火、预防白点退火等。 完全退火:一般用于亚共析钢,如45钢、5crMnM0等。将钢锻件加热到Ac3上 30~50℃,经过一定时间的保温使之完全奥氏体化,然后随炉冷至600℃,出 炉空冷,以获得平衡状态的组织(一般是铁索体加珠光体)。 不完全退火(也称球化退火):适用于过共析钢,如T8、T12、Gcrl5等。将钢 锻件加热到Ac,以上10~20℃,经过较长时间的保温,然后随炉缓冷至400~ 500 ℃取出空冷,以获得珠光体组织。

等温退火:一般是用于亚共析钢、共析钢和过共析钢。将钢锻件加热到Ac3 (亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上20~30 ℃ ,保温一段时间后,快速冷却到 Ac.以下某一温度作较长时间的等温保温,使奥氏体较好地转变成珠光体,然 后炉冷或空冷。等温逞火可获得比完全退火更为均匀的组织,还可比完全退火缩 短退火时问,提高生产率。 预防白点退火:用于防止白点的专用热处理工艺。 2)正火将钢锻件加热到Ac3(亚共析钢)或Acm。(过共析钢)以上30~50℃,有些高 合金锻件加热到Ac3或Accm以上100~150℃,保温一段时间后空冷。对于亚共析 钢、共析钢和过共析钢,除了细化晶粒、消除内应力外,如还要求增加强度和韧 性,或要消除网状碳化物,便应采用正火。 (3)调质将钢锻件先淬火,然后进行高温回火的热处理工艺叫调质,常用于中碳 钢和合金结构钢,以获得蘸好的力学性能。

3.1 自由锻工艺过程 ①什么是自由锻? ②自由锻分类? ③自由锻主要工序有哪些? ④自由锻工艺过程的特征? 三个方面:通用性;设备功率小;效率低 ⑤自由锻工序分类? (3个工序)见表3-1

一、自由锻锻件图的制定与绘制 1.加工余量 2.锻件公差 3.锻造余块 4.检验试样及工艺夹头 5.绘制锻件图

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