第九章 热锻工艺概述
二、剪切
在剪切机上进行,剪断直径为200mm以下的钢坯。
特点: 配置自动送料出料机构, 劳动条件好,生产效率高; 提高材料的利用率; 剪切端面质量较差。
三、折断:在水压机或曲柄压力机上进行。(如图9-1)
适用于硬度较高的高 碳钢及高合金钢。加热 温度为300~400℃。
四、砂轮切割 在砂轮切割机上进行。切割直径在40mm以下的金属毛坯。
(3)电阻炉加热
利用电流通过炉内的电热体产生的能量,加热炉内的金属坯料 特点:对毛坯适应范围较大;便于实现保护气体 进行少无氧化加热;热效率低,加热温度受电热 体的限制。
电热体:
金属电热体: 铁铬铝合金(Cr25Al5,Crl7Al5,Crl3Al4) 镍铬合金(Cr20Ni80,Crl5Ni60)
数字化主要体现在对锻造过程和产品品质、成本、效益的预测和可 控程度。
实用中已对汽车发动机连杆精密锻造、汽轮机和压缩机叶片辊锻- 模锻的工艺过程和模具设计制造应用了CADCAM一体化技术,如下图 所示:
计算机辅助设计系统(CAD)和辅助制造系统(CAM )结合,便构成了自动控制集成系统,即由计算机控制的自 动化信息流对锻件的工艺过程设计、锻模的机械加工、装配 、检验和管理进行连续处理,并且发展到以它为中心的锻件 、锻模设计制造和锻造过程模拟(CAE)一体化的自动控制系 统。
扩展阅读:锻造技术发展的未来
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。 发达国家重视锻造业的发展,不仅着眼于锻造业在本国工业产值中
所占比例、对国民经济的贡献、就业安排,而且更重视锻造行业为新技 术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术,把锻造行业看成是经济 高级化不可缺少的战略性产业。
1.50年代后,锻造生产得到迅速发展。
工艺上:推广了胎模锻造和模锻工艺,采用了高效率、少无切削的特种
锻造工艺,如精密模锻、辊锻和挤压等。基本上掌握了合金钢和大型锻 件的各种锻造技术,如电机转子、护环、立轴、大型高压容器、轧辊等。
设备上:能成系列地制造5kN以下的自由锻锤、12000kN以下的自由锻
造水压机、16kN以下的蒸一空模锻锤、1600kN以下的摩擦压力机和 8000kN以下的热模锻压力机。
加热技术上:无烟节煤炉代替了落后的煤炉,制造了高效薄壁旋转加热
炉和敞焰无氧化加热炉。广泛采用煤气和燃油加热炉及电加热,在先进 的自动化锻压生产线中,感应电加热(中频、工频)成为首选。
其它:提高锻造机械化的操作机和装出料机(包括机械传动、液压传动
锻造技术的发展还必须注意科学化和可控化。
锻造生产不再是简单的坯件供应,要发展为零件、部件 供应,还可以在产品初步设计阶段,针对零件的可生产性, 提供快速分析手段,形成将设计思想转化为产品原型零件, 直至市场效果的快速评估系统。做到“设计、制造、营销” 一体,协同实现对市场需求的快速响应。
锻造技术的发展已不仅是单纯锻造成形技艺的推陈出新 ,而是各种新材料、传感技术、信息技术、自动控制技术、 液压技术、表面技术与锻造原理的融合。锻造技术将实现低 噪音、少污染、对改善人类居住和工作环境有利。
第三节 锻前加热的目的及方法
锻前加热目的: 提高金属塑性,降低变形抗力,使金属易于流动成形,即坯
料易于变形,并获得具有良好的组织和力学性能的锻件。 加热方法:
火焰加热(燃料加热)、 电加热 少无氧化加热
一、火焰加热
利用燃料在火焰加热炉内燃烧产生高温气体,通过对流、辐射 把热能传给毛坯表面,再由表面向中心热传导而使金属毛坯加热。
2.锻压设备与锻压工艺技术的未来发展趋势
国家锻压加工能力主要体现为锻压设备能力与锻压工 艺过程技术能力。锻压设备能力包括自有锻造设备能力、模 锻设备能力、环形件輾扩锻造能力和板材成形设备能力。
1) 锻压设备的大型化发展趋势 由于锻压生产需要巨大的变形力,对大型零件的锻造离
不开重型锻压设备,成形力在100 MN(万吨级)以上。 从某种意义说,重型锻压设备及其所能锻造的大型零件
在实际应用中采用三维模拟技术,对涡旋盘流动控制成形过程 进行的模拟,如下图:
图1.11 涡旋盘控制成形(FCF)工艺过程的三维模拟
锻造过程模拟技术(CAE)通过引入计算机技术等高新技 术,架起了联系材料科学基础理论与热加工工程实际的桥梁 ,使基础学科的理论能够直接定量地指导锻造过程,改变锻 造过程设计中长期依赖经验的落后状况。它使工艺设计由经 验判断走向定量分析,使锻造过程由“技艺”发展为真正的 工程科学,是信息化提升传统工艺过程水平的一个重要体现 。
以低电压(一般为2~15V)大电流直接通过金属坯料,由
坯料自身电阻在通过电流时产生的热量加热金属坯料。
优点: 速度快、烧损少、加热范
围不受限制、热效率高、耗 电少、成本低、设备简单、 操作方便、使用于长坯料的 整体或局部加热的优点。 缺点:
对坯料的表面粗糙度和形 状尺寸要求严格。加热温度 的测量和控制也比较困难。
第九章 热锻工艺概述
热锻工艺特点 热锻原材料及下料方法 锻前加热的目的及方法
热锻温度范围的确定 钢在加热中特点
锻造: 利用外力,通过工具或模具使金属毛坯产生塑性变形, 从而获得具有一定形状、尺寸和内部组织的工件的一种压力 加工方法。 锻造为机械制造工业中提供毛坯,一般是承受力的重要机械
按不同电流频率,感应电加热分为: 高频加热(f=105~106Hz) 中频加热(f=500~10000Hz) 工频加热(f=50Hz)
优点: 速度快、质量好、温度易控制、烧损少、易实现机械
化。适于精密成形的加热。 缺点:
投资费用高,加热的坯料尺寸范围窄、电能消耗大。
(2)接触电加热 (如图9-3)
零件。
锻造优越性: (1) 获得一定形状的金属零件;
(2)改善金属的原来组织,提高 金属的力学性能和物理性能。
一、锻造工艺的重要性
(1)国防工业飞机上的锻压件质量占85%,坦克上的锻压件质量占70 %;大炮、枪枝的大部分都是锻件。
(2)机床制造工业各种机床上的主要零件,如主轴、传动轴、齿轮和 切削刀具等。
优点:燃料来源方便、加热炉修造容易、加热费低、适 应性强。
缺点:劳动条件差,加热速度慢,热效率低 加热质量和炉温难以控制。
应用范围:大、中、小型坯料。
二、电加热
通过把电能转化为热能的方法来加热金属毛 坯。有:
感应电加热 接触电加热 电阻炉加热 盐浴炉加热
(1)感应电加热
坯料放入通过交变电流的螺旋线圈内,利用电磁感应发热 直接加热。
常见的下料方法:
一、锯削 1、圆盘锯:锯盘的最大直径可达2m,锯切的棒料直径在750mm 以下。
2、弓形锯: 锯切的棒料直径100mm以下。直径特别小的棒料,可 成捆地锯断。
3、高速带锯:一种较先进的下料设备,生产效率高,且 毛坯形状规则。
特点: 切口断面平整,尺寸准确; 生产率较低,有锯口损失; 锯条和锯盘的损耗比较大。
二、锻造的分类及特点
(一)锻造的分类
(1)按金属变形时的温度:热锻、温锻和冷锻;
(2)根据工作时所受作用力的来源分:手工锻造、机器锻造。
手工锻造:用手锻工具依靠人力在铁砧上进行的。 机器锻造:现代锻造生产的主要方式,在各种锻造设备上进行。
(3)根据所用设备和工具的不同还可分成四类:
自由锻造:把加热好的金属毛坯放在自由锻造设备的平砧之间或简单
3)锻压设备和工艺过程技术的可持续发展—绿色制造 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造
模式,其目标是使产品在整个生命周期中对环境影响最小,资 源利用率最高。锻压生产决定了锻压设备和工艺过程对资源的 消耗大,对环境的污染比较严重。
锻压设备在制造领域中扮演着越来越重要的角色,因此锻 压生产实现绿色制造的意义和经济效果尤为突出。锻压设备是 装备制造业中体现制造能力的重要手段,在国家重大工程项目 和汽车工业中起着举足轻重的作用。
(3)电力工业发电设备中的主要零件,如水轮机主轴、透平叶轮、转 子、护环等。(4)交通运输工业机车上的锻压件质量占60%、汽车上的锻 压件质量占80%、轮船上的发动机曲轴和推力轴等主要零件也是锻件。
(5)农业拖拉机、收割机等农业机械上的许多主要零件也都是锻件, 如拖拉机上就有560多种锻件。
(6)日常生活用品如锤子、斧头、小刀、钢丝钳等亦均是锻制而成。
我国锻压设备和锻压工艺技术应该向大型化、自动化、精 密化和绿色锻造方向发展。
我国开发热精锻、冷锻和温锻技术的一些典型 应用实例:
前轴的精密辊锻-整体模锻生产过程:
生产线布置鸟瞰
1000mm自动辊锻机精密成型辊锻 25MN( 2500吨)螺旋压力机弯曲——终锻成形
精密辊锻-整体模锻各道工艺过程的产品
挤压 精密模锻 环形件辗压 辊锻 斜轧 横轧 径向锻造 多向锻造 粉末锻造
(二)锻造工艺的特点
1.锻造能改善金属的组织,提高金属的力学性能和物 理性能。 2.节约金属材料和切削加工工时。 3.具有较高的劳动生产率。 4.锻造有很大的灵活性。
三、我国锻造主产的发展概况及今后发展的方向和任务
和混合传动的)。
发展结果:锻造行业形成具有自己特点的体系。
2.锻造发展方向:
在提高劳动生产率和锻件质量、降低成本和改善工人劳动条件 的前提下,广泛采用机械化、自动化和先进工艺。使锻件的形状和尺 寸及表面质量上最大限度地与产品零件相接近,以达到少无切削加工 的目的。
3.目前我国锻造行业的任务:
(1)提高大型锻件与合金钢锻件的质量和锻造生产的机械化与自动化 程度。 (2)进一步推广模锻,发展大型、先进的模锻设备,扩大模锻生产, 提高模锻件在整个锻件中占的比重。 (3)根据热源条件,发展煤气、天然气、油、电等先进的加热技术。 (4)大力推厂锻造少无切削工艺,发展高效、精密锻压设备。