大型缸體鍛件鍛造工藝ppt

1、大型缸體鍛件鍛造工藝 小組成員： 段凱旋 090101020053 劉亞南 090101020054 韓寶峰 090101020049 成品件尺寸圖： 目錄： 一，鋼錠選型：冶煉方法，錠型，鋼錠規(guī)格尺寸的選擇 二，加熱規(guī)范：鍛造溫度范圍，加熱曲線及說明 三，鍛造工藝：選用工具及設備、自由鍛工序及每步工序壓下量、斜 比、火次等工藝參數，及鍛件圖 四，熱處理工藝：選擇適當熱處理工藝，給定相應參數 五，冷卻規(guī)范：給出冷卻方法并說明原因 六，鍛件鍛造時相關工藝問題 錠型的選擇及尺寸： 各尺寸如下： 錠型：圓柱形； 下料方式：因為是以鑄錠為原材料，其內部組織、成分不均勻，通常要用自 由鍛方法進行開坯，然

2、后以剁割法將錠料兩端切除。 材料利用率的確定： 鋼錠材料20mnnimo為合金鋼，故 采用室式煤氣爐加熱剛，燒損率 ： 取 =25%30% =7%10% 冒口錠底 =2.0%2.5% 燒損 = 1+100% 冒口錠底燒損 =29% =10% =2.5% 冒口錠底燒損 =1 29% 10%=%2.558.5 鋼錠的密度 鋼錠質量 各尺寸如下： 鋼錠總質量260噸，冒口質量65.415噸，定身質量194.743噸，底部質量 6.842噸。 徑向尺寸：h1=1468mm h2=250mm h3=409mm hs=3514mm h0 =5721mn 軸向尺寸： dt=3102mm db=2787mm

3、d1=2760mm d2=2978mm d3=2324mm d4=930mm d5=910mm db = 580mm 3 =7.85g cm 152 =260t 58.5% g g 鍛 錠 二、加熱規(guī)范： 20mnnimo為合金結構鋼，查課本中25可知，鋼的過熱溫度為1300度，所 以始鍛溫度定為1200度；終鍛溫度定為800度。 以煤氣和天然氣為燃料在加熱爐內加熱，燒損率查表得 為了避免直接裝入高溫爐的坯料因加熱速度過快而引起斷裂，坯料應由煉 鋼車間送來的熱鋼錠直接加熱，所以大型鋼坯所以裝爐爐溫定為650 為了提高加熱速度，減少加熱時間，防止過熱過燒等現(xiàn)象產生，常常采用 提高溫度頭的方法。溫

4、度頭是指設定的爐溫高出始鍛溫度之數值。 保溫的目的是減小坯料斷面溫差，防止因溫度應力而引起破壞。 加熱速度:提高加熱速度可以縮短，加熱時間從而提高生產率。但加熱速度 過快容易使坯料產生各種質量缺陷，所以應在滿足坯料質量的情況下盡量 提高加熱速度，減少加熱時間。 =2.5% 燒損 為了防止大鍛件溫差過大所以選擇五鍛式加熱方法，其加熱圖形如下： 鍛造工藝: 下料下料滾圓滾圓鐓粗鐓粗拔長拔長鐓粗鐓粗沖子沖孔沖子沖孔擴孔擴孔芯軸拔長芯軸拔長平整端面平整端面 成形設備選擇：成形設備選擇： 鍛件成形時變形力p=pf 圓截面鐓粗時hd=0.5 無潤滑，故=0.5 查取 = 89mpa 可得變形力 p=89【

5、1+（0.53110）（33420）】 =10249kn 鍛錘打擊力過小且不確定性太大故選擇水壓機進行加壓處理 鋼錠尺寸過大宜選用空心沖子沖孔 工具設備：水壓機，空心沖子，沖墊，型砧，心軸等。 p=1+ d 3h 鍛造比： 鍛造比：由鍛件直徑高度和鍛造比根據公式 k=k1+k2=（d1d2）+（d3d4）=l2l1+l4l3 其中l(wèi)4=3420mm d4=3110mm d=1650mm 又因為鐓粗不小于2.2，拔長不小于2.3 此處分別取二者為2.3和2.4 所以鍛造比為4.7 求得d3=4818mm；l3=1425mm 火次及原因： 本鍛件共有三個火次： 一、坯料加熱 二、一次鐓粗拔長后工件

6、回爐加熱 三、沖孔后擴孔需要加熱 第一次：將工件加熱到始鍛溫度，為一次鐓粗拔長做準備 第二次：將低溫的工件再次加熱，為二次鐓粗拔長做準備 第三次：為防止坯料爆裂，每次擴孔量不宜過大，取a=25mm。 沖孔后擴孔一至二次，故需再加熱一次 為保證沖孔時鋼錠沒有過大的變形需保證 d3d=35 可得沖孔的直徑d=1550mm 自由鍛工序及每步工序壓下量： 工件第一次加熱燒損（燒損率=2.5%）后 鋼錠的體積v=0.97d hs4=24.8m 將工件進行簡單的自由鍛變?yōu)橥雀叨鹊膱A柱體，塑性變形形體不變。 鐓粗時鐓粗比在23之間即 hsl1=23 （d1d2）= l2l1 = 2.3 hs =3514m

7、m 取l1=1560mm 則l2=3600mm d1=4427mm d2=2920mm 第一次鐓粗時的下壓量 為 hsl1=1950mm 第二次鐓粗時的下壓量 為l2l3=2140mm 第一次拔長時的下壓量 為d1d2 =1507mm 第二次拔長時的下壓量 為d3d4 =1708mm 熱處理與冷卻工藝： 通常大型鍛件的熱處理和冷卻是結合在一起進行的。 由于大型鍛件的斷面尺寸大且生產過程復雜，大型鍛件熱處理應考慮 以下特點：1）鍛件的組織與性能很不均勻；2）鍛件晶粒度粗大不 均;3）鍛件內部存在較大應力；4）一些鍛件容易產生白點缺陷。 因此大型鍛件熱處理除了消除應力，降低硬度以外，主要目的首先是

8、 預防鍛件出現(xiàn)白點，其次是提高化學成分的均勻性，調整細化鍛件的 組織。目前一致的看法是認為：白點是由鋼中的氫和內應力共同作用 的結果。防止白點最常用的方法是在剛冷卻至650至540度時利用氫氣 擴散速度快保溫停留。為了使鋼鍛件有較好的力學性能和切削加工性 能，并防止白點產生，采用退火的熱處理方法。 熱處理目的： 一、消除鍛造應力，降低鍛件的表面硬度，提高其切削加工性能。 二、對于不再進行最終熱處理（或產品熱處理）的工件，通過鍛后熱 處理還應使鍛件達到產品技術條件所要求的各種性能指標。 三、調整與改善大型鍛件在鍛造過程中所形成的過熱與粗大組織，降 低大型鍛件內部化學成分與金相組織的不均勻，細化鋼

9、的奧氏體晶粒； 提高鍛件的超聲波探傷，消除草狀波，使得鍛件中的各種內部缺陷都 能夠較清晰地顯示出來，以杜絕不合格鍛件向下道工序的轉移。 四、對各類重要大型鍛件來說，在制訂鍛后熱處理工藝時，必須首先 考慮的是防止和消除白點問題。為此，必須知道制作此鍛件的大型鋼 錠的冒口端取樣定氫結果，用以作為鋼中平均含量的數據，然后通過 大鍛件的擴氫計算確定為保證鍛件中不出現(xiàn)白點缺陷所必須的去氫退 火時間，并在鍛后熱處理工藝中給予安排。這是在制訂大型鍛件鍛后 熱處理工藝時最為重要和必須首先解決的問題，必須做到。 冷卻方法： 一、水冷：由于水的冷卻能力很強，所以鍛件的表面和中心的冷卻速 度差別很大，使鍛件截面上產

10、生較大的溫度。 二、油冷：廣泛采用的一種方式，油的冷卻能力比水小。 空冷：空冷雖然較為安全，但為達到所要求的力學性能，往往需要提 高鋼的淬透性，就必須采用加有更多合金元素的合金鋼，就使成本大 為提高。 三、間隙冷卻：水冷，油冷，空冷的冷卻能力都局限在一定的范圍之 內，因而不能完全滿足各種直徑和不同鋼種大鍛件的冷卻要求，而將 幾種冷卻方法結合起來，是解決這一問題的有效方法。 1）水油間隙冷卻：操作復雜，不易控制。 2）水油間隙冷卻：這種冷卻方式廣泛地應用于中碳鋼及中碳合金 鋼制造的較小鍛件。 3）油空間隙冷卻：對于一些重要的合金鋼大型鍛件可采用。第一 次油冷時間必須保證鍛件從油中提出時不致引起油

11、趙火，而心部冷卻 到貝氏體形成溫度區(qū)間以下，冷卻時間不宜過長。 四、噴霧冷卻：噴霧冷卻就是利用壓縮空氣吹到與其成一定角度的水 柱上，使水的方向改變并使之成霧狀，然后利用霧化了的水和風對緩 慢轉動的軸類零件進行冷卻，水壓和風壓可以根據要求進行調整，有 些工廠還在噴霧裝置上設置噴水冷卻裝置，這樣使冷卻速度可以在水 冷到自然空冷的寬廣的范圍內進行調整 熱處理與冷卻工藝的選擇： 大型鍛件防止白點的鍛后冷卻和熱處理工藝有：等溫冷卻、起伏等溫 冷卻和起伏等溫退火。 其中，等溫冷卻適用于白點敏感性低的碳鋼及低合金鋼鍛件; 起伏等溫冷卻適用于白點敏感性較高的小截面合金鋼鍛件； 起伏等溫退火適用于白點敏感性較高的大截面合金鋼鍛件。 查資料得知：一般鋼中cr、ni、mo等元素增加鋼的白點敏感度，并且 本鍛件屬于大截面合金鋼鍛件。所以本工件宜選用第三種熱處理冷卻 工藝。 補充鍛件鍛造時相關工藝問題： 1）鋼錠的加熱時間 冷鋼錠在室式爐中加熱到1200度所需的加熱時間可按下式確定： 式中 d鋼料的直徑和厚度（m） k裝爐方式系數（參考圖219） a與鋼化學成分有關的系數，碳鋼a=10；高碳鋼和高合金鋼a=20。 該公式的加熱時間還可分為0850度與8501200度兩個階段計算。第一階 段系數k1,碳鋼k1=5；合金鋼k1=13.3；第二階段系數k2，碳鋼k2=5；合金鋼 k2=6.7。 =a