鍛造工藝學(xué)2ppt課件

1、資料科學(xué)與工程學(xué)院第二章第二章 鍛造用原資料及下料方法鍛造用原資料及下料方法 Seite 2一、分類(lèi)一、分類(lèi)鍛造用原資料的分類(lèi)：鋼錠和型材鍛造用原資料的分類(lèi)：鋼錠和型材C低于低于0.25%低碳鋼低碳鋼C在在0.25%0.6%中碳鋼中碳鋼C大于大于0.6%高碳鋼高碳鋼2-1 鍛造用原資料鍛造用原資料Seite 3二、冶煉二、冶煉1、冶煉的義務(wù)：化學(xué)成分，金屬液體的、冶煉的義務(wù)：化學(xué)成分，金屬液體的純真度，減少夾雜和氣體的含量。純真度，減少夾雜和氣體的含量。2、主要方法：堿性平爐、酸性平爐、堿、主要方法：堿性平爐、酸性平爐、堿性電爐、雙聯(lián)法、真空冶煉法、電渣重性電爐、雙聯(lián)法、真空冶煉法、電渣重熔法

2、等。熔法等。Seite 4三、鋼錠的內(nèi)部構(gòu)造三、鋼錠的內(nèi)部構(gòu)造鋼錠是由冒口、錠身鋼錠是由冒口、錠身和底部組成。鋼錠表和底部組成。鋼錠表層為細(xì)小等軸結(jié)晶區(qū)層為細(xì)小等軸結(jié)晶區(qū)，向里為柱狀結(jié)晶區(qū)，向里為柱狀結(jié)晶區(qū)，枝狀結(jié)晶區(qū)，心部，枝狀結(jié)晶區(qū)，心部為粗大等軸結(jié)晶區(qū)。為粗大等軸結(jié)晶區(qū)。Seite 5由金屬學(xué)所學(xué)內(nèi)容知，鋼錠的內(nèi)部缺陷主要集中在由金屬學(xué)所學(xué)內(nèi)容知，鋼錠的內(nèi)部缺陷主要集中在冒口、底部和中心部分。其中冒口和底部作為廢料冒口、底部和中心部分。其中冒口和底部作為廢料應(yīng)予切除。但冒口有補(bǔ)縮和包容夾雜物、氣體以純應(yīng)予切除。但冒口有補(bǔ)縮和包容夾雜物、氣體以純真錠身的作用，因此應(yīng)占鋼錠的一定比例。冒口切

3、真錠身的作用，因此應(yīng)占鋼錠的一定比例。冒口切除除1520。Seite 6四、大型鋼錠的主要缺陷四、大型鋼錠的主要缺陷 鋼錠的常見(jiàn)缺陷有：偏析、夾雜、氣鋼錠的常見(jiàn)缺陷有：偏析、夾雜、氣體、氣泡、縮孔、疏松、裂紋和濺疤。體、氣泡、縮孔、疏松、裂紋和濺疤。這些缺陷的構(gòu)成與冶煉、澆注和結(jié)晶過(guò)這些缺陷的構(gòu)成與冶煉、澆注和結(jié)晶過(guò)程嚴(yán)密相關(guān)，并且不可防止。程嚴(yán)密相關(guān)，并且不可防止。Seite 7 偏析 包括枝晶偏析指鋼錠在晶體范圍內(nèi)化學(xué)成分的不均勻性和區(qū)域偏析鋼錠在宏觀范圍內(nèi)的不均勻性 呵斥力學(xué)性能不均勻和裂紋缺陷。枝晶偏析景象可以經(jīng)過(guò)鍛造、再結(jié)晶、高溫分散和鍛后熱處置得到消除。區(qū)域偏析只需經(jīng)過(guò)反復(fù)鐓拔變形

4、工藝才干使其化學(xué)成分趨于均勻化。Seite 8夾雜夾雜 分為內(nèi)在夾雜和外來(lái)夾雜分為內(nèi)在夾雜和外來(lái)夾雜 內(nèi)在夾雜指冶煉時(shí)產(chǎn)生的氧化物、硫化物、硅內(nèi)在夾雜指冶煉時(shí)產(chǎn)生的氧化物、硫化物、硅酸鹽等非金屬夾雜，外來(lái)夾雜是耐火材質(zhì)、爐渣碎酸鹽等非金屬夾雜，外來(lái)夾雜是耐火材質(zhì)、爐渣碎粒等。它破壞金屬的延續(xù)性，夾雜處產(chǎn)生應(yīng)力集中粒等。它破壞金屬的延續(xù)性，夾雜處產(chǎn)生應(yīng)力集中，引發(fā)顯微裂紋，成為疲勞源，低熔點(diǎn)夾雜在晶界，引發(fā)顯微裂紋，成為疲勞源，低熔點(diǎn)夾雜在晶界上分布易引起熱脆景象。可見(jiàn)夾雜降低鑄錠的鍛造上分布易引起熱脆景象?？梢?jiàn)夾雜降低鑄錠的鍛造性能和鍛后的力學(xué)性能。性能和鍛后的力學(xué)性能。Seite 9 氣體

5、常見(jiàn)的殘存氣體是氧、氮、氫等。氫是鋼中危害最大的氣體。對(duì)于白點(diǎn)敏感鋼，當(dāng)氫含量到達(dá)一定數(shù)值后，冷卻時(shí)易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。氫含量高還會(huì)引起氫脆景象，鋼的塑性顯著下降。只需氣泡不是敞開(kāi)的或氣泡內(nèi)壁沒(méi)有被氧化，經(jīng)過(guò)鍛造可以焊合，但皮下氣泡經(jīng)常容易引起裂紋。 Seite 10縮孔和疏松縮孔和疏松 縮孔在冒口區(qū)，由于冷卻時(shí)鋼液補(bǔ)充缺乏而構(gòu)成縮孔在冒口區(qū)，由于冷卻時(shí)鋼液補(bǔ)充缺乏而構(gòu)成，含有大量雜質(zhì)，必需將縮孔與冒口一同切除。，含有大量雜質(zhì)，必需將縮孔與冒口一同切除。 疏松集中在中心部位，降低組織的致密度，破壞疏松集中在中心部位，降低組織的致密度，破壞了金屬的延續(xù)性，鍛造時(shí)用大變形才干消除。了金屬的延續(xù)性，鍛造

6、時(shí)用大變形才干消除。 Seite 11濺疤濺疤 當(dāng)采用上注法澆注時(shí)，鋼液將沖擊鋼錠模當(dāng)采用上注法澆注時(shí)，鋼液將沖擊鋼錠模底而飛濺至模壁上，濺珠和鋼錠不能凝為一體，在底而飛濺至模壁上，濺珠和鋼錠不能凝為一體，在鋼錠外表構(gòu)成濺疤。鍛前應(yīng)根除，否那么會(huì)在鍛件鋼錠外表構(gòu)成濺疤。鍛前應(yīng)根除，否那么會(huì)在鍛件上構(gòu)成夾層。上構(gòu)成夾層。 普通來(lái)說(shuō)，鋼錠越大，產(chǎn)生上述缺陷的能夠普通來(lái)說(shuō)，鋼錠越大，產(chǎn)生上述缺陷的能夠性就越大，缺陷性質(zhì)就越嚴(yán)重。性就越大，缺陷性質(zhì)就越嚴(yán)重。Seite 12五、型材的常見(jiàn)缺陷五、型材的常見(jiàn)缺陷1 1、外表缺陷：、外表缺陷： 劃痕劃痕 軋制中的不測(cè)緣由在其外表劃出傷痕軋制中的不測(cè)緣由在其

7、外表劃出傷痕，深度達(dá)，深度達(dá)0.20.5mm0.20.5mm，會(huì)影響鍛件的質(zhì)量，會(huì)影響鍛件的質(zhì)量 折迭折迭 已氧化的表層金屬被壓入金屬內(nèi)部而已氧化的表層金屬被壓入金屬內(nèi)部而構(gòu)成折迭，折縫內(nèi)有氧化物而不能鍛合。在折迭處構(gòu)成折迭，折縫內(nèi)有氧化物而不能鍛合。在折迭處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響鍛件質(zhì)量。易產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響鍛件質(zhì)量。 發(fā)裂發(fā)裂 鋼錠皮下氣泡被軋扁、拉長(zhǎng)、破裂構(gòu)鋼錠皮下氣泡被軋扁、拉長(zhǎng)、破裂構(gòu)成發(fā)狀裂紋，深度約為成發(fā)狀裂紋，深度約為0.51.5mm0.51.5mm。在高碳鋼和合。在高碳鋼和合金鋼中易產(chǎn)生此缺陷金鋼中易產(chǎn)生此缺陷Seite 13 結(jié)疤結(jié)疤 澆注時(shí)，鋼液飛濺而凝固在鋼錠外表，軋制過(guò)

8、程中被軋成薄膜而附澆注時(shí)，鋼液飛濺而凝固在鋼錠外表，軋制過(guò)程中被軋成薄膜而附于軋材外表，其深度約為于軋材外表，其深度約為1.5mm1.5mm。 粗晶環(huán)粗晶環(huán) 鋁合金、鎂合金擠壓棒材，在其圓斷面的外層區(qū)域，常出現(xiàn)粗大鋁合金、鎂合金擠壓棒材，在其圓斷面的外層區(qū)域，常出現(xiàn)粗大晶粒，稱(chēng)為粗晶環(huán)。主要緣由為擠壓時(shí)金屬與擠壓筒間摩擦太大而構(gòu)成的死區(qū)。晶粒，稱(chēng)為粗晶環(huán)。主要緣由為擠壓時(shí)金屬與擠壓筒間摩擦太大而構(gòu)成的死區(qū)。鍛造時(shí)易開(kāi)裂，或留在鍛件表層降低鍛件性能。因此，鍛前應(yīng)將粗晶環(huán)切除。鍛造時(shí)易開(kāi)裂，或留在鍛件表層降低鍛件性能。因此，鍛前應(yīng)將粗晶環(huán)切除。Seite 142、資料內(nèi)部缺陷：、資料內(nèi)部缺陷： 碳

9、化物偏析碳化物偏析 在高碳合金鋼中易產(chǎn)生。緣在高碳合金鋼中易產(chǎn)生。緣由是碳化物在開(kāi)坯和軋制時(shí)未被打碎和不均勻由是碳化物在開(kāi)坯和軋制時(shí)未被打碎和不均勻分布呵斥的。碳化物偏析容易引起鍛件開(kāi)裂等分布呵斥的。碳化物偏析容易引起鍛件開(kāi)裂等。消除碳化物偏析，其最有效的方法是采用反。消除碳化物偏析，其最有效的方法是采用反復(fù)鐓復(fù)鐓拔工藝，徹底打碎碳化物并均勻分布。拔工藝，徹底打碎碳化物并均勻分布。非金屬夾雜非金屬夾雜 夾雜物被軋成帶狀，破壞金屬的夾雜物被軋成帶狀，破壞金屬的延續(xù)性，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起鍛件開(kāi)裂。延續(xù)性，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起鍛件開(kāi)裂。Seite 15 白點(diǎn)白點(diǎn) 隱藏在鍛坯內(nèi)部，在縱向斷口上呈圓形或橢圓形的雪

10、白色斑點(diǎn)，在隱藏在鍛坯內(nèi)部，在縱向斷口上呈圓形或橢圓形的雪白色斑點(diǎn)，在橫向斷口上呈細(xì)小裂紋，顯著降低鋼的韌性。白點(diǎn)的大小不一，長(zhǎng)度為橫向斷口上呈細(xì)小裂紋，顯著降低鋼的韌性。白點(diǎn)的大小不一，長(zhǎng)度為120mm不等或更長(zhǎng)。其緣由是鋼中氫含量太高和各種內(nèi)應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生不等或更長(zhǎng)。其緣由是鋼中氫含量太高和各種內(nèi)應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的。當(dāng)鋼中氫含量較多和熱加工后冷卻太快時(shí)容易產(chǎn)生白點(diǎn)。的。當(dāng)鋼中氫含量較多和熱加工后冷卻太快時(shí)容易產(chǎn)生白點(diǎn)。存在白點(diǎn)的金屬必需切除，不能再運(yùn)用。存在白點(diǎn)的金屬必需切除，不能再運(yùn)用。Seite 16總之總之 外表缺陷，鍛前應(yīng)去除，以免影響鍛件外表缺陷，鍛前應(yīng)去除，以免影響鍛件質(zhì)

11、量。質(zhì)量。 內(nèi)部缺陷，嚴(yán)重時(shí)不應(yīng)投入消費(fèi)。內(nèi)部缺陷，嚴(yán)重時(shí)不應(yīng)投入消費(fèi)。 Seite 172-2 下料方法下料方法 在加熱和鍛造之前，將原資料切成所需在加熱和鍛造之前，將原資料切成所需長(zhǎng)度或所需幾何尺寸的工序，稱(chēng)為下料。長(zhǎng)度或所需幾何尺寸的工序，稱(chēng)為下料。 大鑄錠下料屬于自在鍛的義務(wù)，通大鑄錠下料屬于自在鍛的義務(wù)，通常用自在鍛方法進(jìn)展開(kāi)坯，然后將錠料兩端常用自在鍛方法進(jìn)展開(kāi)坯，然后將錠料兩端切除，并按一定尺寸將坯料分割開(kāi)來(lái)。切除，并按一定尺寸將坯料分割開(kāi)來(lái)。Seite 18其它資料的下料任務(wù)，普通都在鍛造車(chē)間的下料工段其它資料的下料任務(wù)，普通都在鍛造車(chē)間的下料工段進(jìn)展。進(jìn)展。常用的下料方法有：

12、剪切、冷折、鋸切、車(chē)削、砂輪常用的下料方法有：剪切、冷折、鋸切、車(chē)削、砂輪切割、剁斷及特殊精細(xì)下料等。切割、剁斷及特殊精細(xì)下料等。各種下料方法都有其特點(diǎn)，它們的毛坯質(zhì)量、資料利各種下料方法都有其特點(diǎn)，它們的毛坯質(zhì)量、資料利用率、加工效率等往往有很大不同。選用何種方法，用率、加工效率等往往有很大不同。選用何種方法，應(yīng)視資料性質(zhì)、尺寸大小、批量和對(duì)下料質(zhì)量的要求應(yīng)視資料性質(zhì)、尺寸大小、批量和對(duì)下料質(zhì)量的要求而定。而定。Seite 19一、剪切法一、剪切法 1. 剪切下料的特點(diǎn)：消費(fèi)率高、操作簡(jiǎn)剪切下料的特點(diǎn)：消費(fèi)率高、操作簡(jiǎn)單，斷口無(wú)金屬損耗、工具簡(jiǎn)單，模具費(fèi)單，斷口無(wú)金屬損耗、工具簡(jiǎn)單，模具費(fèi)用

13、低等；但端面質(zhì)量較沖床下料和切削加用低等；但端面質(zhì)量較沖床下料和切削加工方法下料差。適用于成批大量消費(fèi)，被工方法下料差。適用于成批大量消費(fèi)，被普遍采用。普遍采用。Seite 20 2. 剪切過(guò)程剪切過(guò)程 是經(jīng)過(guò)上下兩刀片作用給坯料以一定壓是經(jīng)過(guò)上下兩刀片作用給坯料以一定壓力力F，在坯料內(nèi)產(chǎn)生彎曲和拉伸變形，當(dāng)應(yīng)力超越資料，在坯料內(nèi)產(chǎn)生彎曲和拉伸變形，當(dāng)應(yīng)力超越資料的剪切強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂。的剪切強(qiáng)度時(shí)發(fā)生斷裂。 剪切三階段：一、刀刃壓進(jìn)棒料，塑性變形區(qū)不大剪切三階段：一、刀刃壓進(jìn)棒料，塑性變形區(qū)不大， 由于加工硬化的作用，刃口端處首先出現(xiàn)裂紋；二由于加工硬化的作用，刃口端處首先出現(xiàn)裂紋；二、裂紋隨

14、刀刃的深化而繼續(xù)擴(kuò)展；三、在刀刃的壓力、裂紋隨刀刃的深化而繼續(xù)擴(kuò)展；三、在刀刃的壓力作用下，上下兩裂紋間的金屬被拉斷，呵斥作用下，上下兩裂紋間的金屬被拉斷，呵斥S形斷面。形斷面。Seite 213. 剪切下料可分為兩種：剪切下料可分為兩種： 公用剪床下料，即在公用剪床上進(jìn)展；公用剪床下料，即在公用剪床上進(jìn)展； 其它設(shè)備上剪切下料，即在壓力機(jī)、其它設(shè)備上剪切下料，即在壓力機(jī)、 液壓液壓機(jī)或鍛錘上用剪切模具進(jìn)展下料。機(jī)或鍛錘上用剪切模具進(jìn)展下料。Seite 22 4. 質(zhì)量問(wèn)題：坯料部分被壓扁、端面不平整、剪斷面常有毛刺和裂痕。5. 剪床上的剪切安裝 棒料2送進(jìn)剪床后，用壓板3固緊，下料長(zhǎng)度L0由

15、可調(diào)螺桿5定位，在上刀片4和下刀片1的作用下將毛坯6剪斷。 Seite 236. 冷剪切和熱剪切：按剪切時(shí)坯料溫度不同分為冷切冷剪切和熱剪切：按剪切時(shí)坯料溫度不同分為冷切和熱切。和熱切。冷剪切的消費(fèi)率高，但所需剪切力較大。鋼中碳含量冷剪切的消費(fèi)率高，但所需剪切力較大。鋼中碳含量或合金含量較多時(shí)，強(qiáng)度高且塑性差，冷剪切時(shí)鋼中或合金含量較多時(shí)，強(qiáng)度高且塑性差，冷剪切時(shí)鋼中產(chǎn)生很大的應(yīng)力而在切口出現(xiàn)裂紋或崩碎，這時(shí)，應(yīng)產(chǎn)生很大的應(yīng)力而在切口出現(xiàn)裂紋或崩碎，這時(shí)，應(yīng)采用熱剪切法下料。采用冷剪切或熱剪切下料應(yīng)根據(jù)采用熱剪切法下料。采用冷剪切或熱剪切下料應(yīng)根據(jù)坯料橫斷面尺寸大小和化學(xué)成分而定。坯料橫斷面尺

16、寸大小和化學(xué)成分而定。Seite 24例：截面大或者直徑大于例：截面大或者直徑大于120mm 的中碳鋼，應(yīng)進(jìn)的中碳鋼，應(yīng)進(jìn)展預(yù)熱剪切；高碳鋼和合金鋼應(yīng)按化學(xué)成分和尺展預(yù)熱剪切；高碳鋼和合金鋼應(yīng)按化學(xué)成分和尺寸大小確定預(yù)熱溫度，在寸大小確定預(yù)熱溫度，在400700范圍內(nèi)選定。范圍內(nèi)選定。 但剪切較軟資料時(shí)預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，利用藍(lán)脆但剪切較軟資料時(shí)預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，利用藍(lán)脆景象鋼材為景象鋼材為250350，可提高剪切質(zhì)量，獲，可提高剪切質(zhì)量，獲得光滑的斷面。得光滑的斷面。Seite 25 7. 剪切力按下式計(jì)算： F=KA式中 F計(jì)算的剪切力； A剪切斷面積(mm2)； 資料剪切抗力(MPa)，剪

17、切強(qiáng)度比同溫度下的強(qiáng)度極限小一些，普通為：剪=(0.70.8)b。 K思索到刃口磨鈍和間隙變化的系數(shù)，普通為K=1.01.2。Seite 26二、鋸切法二、鋸切法 鋸切能切斷橫斷面較大的坯料，雖然消鋸切能切斷橫斷面較大的坯料，雖然消費(fèi)率較低，鋸口損耗大，但由于下料準(zhǔn)確，費(fèi)率較低，鋸口損耗大，但由于下料準(zhǔn)確，切口平整，特別用在精鍛工藝上，仍不失為切口平整，特別用在精鍛工藝上，仍不失為一種主要的的下料手段。一種主要的的下料手段。 對(duì)于端面質(zhì)量、長(zhǎng)度精度要求高的鋼材對(duì)于端面質(zhì)量、長(zhǎng)度精度要求高的鋼材下料，也采用鋸切下料。所以，鋸床下料運(yùn)下料，也采用鋸切下料。所以，鋸床下料運(yùn)用仍較普遍。金屬可以在熱態(tài)

18、下或冷態(tài)下鋸用仍較普遍。金屬可以在熱態(tài)下或冷態(tài)下鋸切。鍛造消費(fèi)中大都采用冷態(tài)鋸切，只需軋切。鍛造消費(fèi)中大都采用冷態(tài)鋸切，只需軋鋼廠才采用熱態(tài)鋸切。鋼廠才采用熱態(tài)鋸切。Seite 27常用的下料鋸床有圓盤(pán)鋸、帶鋸和弓形鋸等。常用的下料鋸床有圓盤(pán)鋸、帶鋸和弓形鋸等。圓盤(pán)鋸：的鋸片厚度普通為圓盤(pán)鋸：的鋸片厚度普通為38mm，鋸屑損耗較大，鋸屑損耗較大。且鋸切速度較低，圓周速度約為。且鋸切速度較低，圓周速度約為0.51.0m/s。比普。比普通切削加工速度低，故消費(fèi)率較低。鋸切直徑可達(dá)通切削加工速度低，故消費(fèi)率較低。鋸切直徑可達(dá)750mm。Seite 28帶鋸：有立式、臥式、可傾立式等。其消費(fèi)率是帶鋸：

19、有立式、臥式、可傾立式等。其消費(fèi)率是普通圓鋸床的普通圓鋸床的1.52倍，切口損耗為倍，切口損耗為22.2mm，主，主要用于鋸切直徑在要用于鋸切直徑在350mm以內(nèi)的棒料。以內(nèi)的棒料。Seite 29弓形鋸：是一種往復(fù)鋸床，由弓臂及可以獲得往弓形鋸：是一種往復(fù)鋸床，由弓臂及可以獲得往復(fù)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)等組成。鋸片厚度為復(fù)運(yùn)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)等組成。鋸片厚度為25mm，普通用來(lái)鋸切直徑為，普通用來(lái)鋸切直徑為100mm以內(nèi)的棒料。以內(nèi)的棒料。Seite 30三、砂輪片切割法三、砂輪片切割法 適用于切割小截面棒料、管料和異形截適用于切割小截面棒料、管料和異形截面資料，以及其它下料方法難于切割的金面資料，以及其它下料方法難于切割的金屬屬 ，如高溫合金，如高溫合金GH33、GH37等。優(yōu)點(diǎn)等。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便， 下料長(zhǎng)度準(zhǔn)確，下料長(zhǎng)度準(zhǔn)確，端面質(zhì)量較好，消費(fèi)率高于鋸片下料而低端面質(zhì)量較好，消費(fèi)率高于鋸片下料而低于剪切和冷折下料，但砂輪片耗量大，且于剪切和冷折下料，但砂輪片耗量大，且易崩碎，噪聲大