鍛件表面清理

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術專業(yè)教學資源庫其他金屬材料成型技術課程模鍛件的表面清理主講教師：張寵元一、對模鍛作進行表面清理的目的1.鍛造生產過程中，為控制鍛件質量，防止表面缺陷擴大到內層；同時也便于檢查，發(fā)現缺陷和改善鍛件的切削加工性能，需要對坯料、半成品和鍛件進行清理，以去除氧化皮和其它表面缺陷（如裂紋、折疊等）。2.去除在鍛造生產過程中形成氧化皮和其它表面缺陷（裂紋、 折痕等），提高鍛件表面質量，改善鍛件的切削加工條件。3.顯露鍛件表面缺陷，以便檢查鍛件表面品質。4.給冷精壓和精密模鍛提供具有良好表面質量的精壓毛坯。5.有時，為了提高鍛件精度，減少模具磨損、避免氧化皮壓入鍛件，或防止已有的

2、表面缺陷在模鍛時繼續(xù)擴大，對原材料和中間毛坯也要進行清理。清除原材料、中間毛坯和鍛件上局部表面缺陷的方法有風鏟清理（主要用于結構鋼大型鍛件和毛坯）、砂輪清理（適用于各種類型的坯料和鍛件、特別是適用于高合金鋼工件合情理要求較高的模鍛件）和火焰清理（主要用于碳素鋼和低合金鋼錠及大鍛件）。清理后工件表面的凹槽應是圓滑的，凹槽的寬高比（l/h）應大于5。二、坯料和鍛件的清理方法（如表1）三、 模鍛前清理熱坯料氧化皮的方法有用鋼絲刷0.3毫米）、刮板、刮輪等工具清除，或用高壓水清理。后者是將加熱好的坯料，以迅速通過高壓水噴射裝置，讓150200大氣壓的高壓水從四周向坯料噴射。坯料表層上的氧化皮遇冷急劇收

3、縮而裂開，并很快被高壓水沖走。由于坯料受高壓水噴射的時間很短（幾秒鐘），坯料本身尚來不及冷卻，溫度很少下降。高壓水清理適用于斷面尺寸較大（50150mm）的熱坯料。這種方法效率高，清理效果好，但需建造高壓水水泵站，費用大，一般工廠很少采用。在錘上模鍛時采用制坯工步，可去除一部分熱坯料的氧化皮。要注意及時用壓縮空氣將擊落的氧化皮吹掉，以免落入鍛模模膛內。大型模鍛件在鍛模中應先輕擊、移開坯料、用壓縮空氣將擊落的氧化皮吹掉，再進行重擊模鍛。為了使氧化皮容易在變形工序中脫落，熱坯料出爐后，可先在冷水中浸沾23秒鐘，使氧化皮驟冷破裂和變脆。四、模鍛后或熱處理后清理鍛件上氧化皮的方法對于模鍛后或熱處理后鍛

4、件上的氧化皮，生產中廣泛采用的清理方法有以下幾種：滾筒清理、振動清理、噴砂（丸）清理、拋丸清理以及酸洗清理。1.滾筒清理鍛件在旋轉的滾筒（其內可裝入一定比例的磨料和添加劑）中，靠相互撞擊或研磨，以清理鍛件表面的氧化皮和毛刺。這種清理方法設備簡單，使用方便，但噪音大，適用于能承受一定撞擊而不易變形的中小型鍛件。滾筒清理分為無磨料滾筒清理和有磨料滾筒清理兩種，前者不加入磨料，可加入直徑為10-30毫米的鋼球或三角鐵等，主要靠相互碰撞清除氧化皮；后者要加入石英石、廢砂輪碎塊等磨料和蘇打、肥皂水等填加劑，主要靠研磨進行清理。振動清理是將鍛件混合一定配比的磨料和填加劑，放置在振動光飾機的容器中，靠容器的

5、振動，使鍛件與磨料相互研磨，把鍛件表面氧化皮和毛刺磨掉。清理后鍛件表面粗糙度為Ra=50.08um,這種清理方法適用于中小型精密模鍛件的清理和拋光。3.噴砂（丸）清理噴砂或噴丸都以壓縮空氣為動力。噴砂的工作壓力為（0.20.3）MPa，噴丸的工作壓力為（0.50.6）MPa，將粒度為1.52mm的石英砂1.0毫米的石英砂）或粒度為0.82mm的鋼丸，通過噴嘴噴射到鍛件上，以打掉氧化皮。這種方法對各種結構形狀和重量的鍛件都適用。噴砂清理灰塵大、生產率低、費用高，多用于有特殊技術要求和特殊材料如不銹鋼、鈦合金的鍛件。噴丸較干凈，但生產率也較低，因此，往往由高生產率的拋丸清理所代替。4.拋丸清理拋丸

6、清理是靠高速轉動葉輪的離心力，將鋼（鐵）丸拋射到鍛件上去除氧化皮。鋼丸用含碳0.5%0.7%、直徑為0.82mm的鋼絲切斷制成，切斷長度一般等于鋼絲直徑，淬火后硬度為6064RC。2毫米。拋丸清理生產率高，比噴砂清理高13倍，清理質量也較好，但噪音大，在鍛件表面上可能打出印痕。噴丸和拋丸清理，在擊落氧化皮的同時，使工件表面層產生加工強化。對于經淬火或調質處理的鍛件，或使用大粒度鋼丸時，加工強化程度尤為顯著，硬度可提高30%40%，硬化層厚度可達0.30.5mm。噴砂或使用小粒度鋼丸，由于砂（丸）動量小，加工強化程度微弱，可不予考慮。噴砂、噴丸和拋丸這三種方法清理后的鍛件，表面裂紋等缺陷可能被掩

7、蓋，容易造成漏檢。因此，對于一些重要鍛件應采用磁性探傷或熒光檢驗等方法來檢驗工件得表面缺陷。5.酸洗清理碳素鋼和合金鋼鍛件使用的酸洗溶液是硫酸或鹽酸。在硫酸酸洗過程中，進行最快的化學反應是硫酸與基本金屬鐵和氧化皮內層鐵粒子的化學反應（見反應式（1），其次是硫酸與氧化皮內層的氧化亞鐵的化學反應（見反應式（2）：Fe+H2SO4FeSO4+2H （1）FeO+H2SO4 FeSO4+H20 （2） 生成的氫和易溶的硫酸亞鐵FeSO4，使氧化皮從基體金屬表層脫落。為了防止氫原子（或離子）擴散滲入基體金屬導致鍛件表層產生氫脆，也為了防止氫氣從酸液中逸出形成酸霧、污染空氣，在硫酸溶液中應添加適量的添加劑

8、(NaCl、KC（磺化牲畜血）或“54”號酸洗抗蝕劑)等，以減緩硫酸與基本金屬鐵和氧化皮內層鐵粒子的的反應速度。鹽酸酸洗過程與硫酸酸洗過程不同，氧化皮的清除主要靠氧化皮本身在鹽酸溶液中的溶解。鹽酸酸洗過程中的化學反應，按其反應速度的快慢依次為：Fe2O4+8HCl2FeCl3+FeCl+4H20 （3）Fe2O3+6HCl2FeCl2+3H2O （4）FeO+2HClFeCl2+H2O （5）Fe+2HClFeCl2+2H （6）FeCl3+HFeCl2+HCl （7）基體金屬與鹽酸的反應（6），相對于氧化皮的溶解比較慢，在使用添加劑（KC，“54”牌酸洗抗蝕劑等）的情況下，還可顯著減慢。氫的生成量和擴散滲入量也顯著減小，而且對酸洗速度影響不大。因此，鹽酸酸洗一般不會產生氫脆。酸洗后工件表面質量也比硫酸酸洗的好。但是，硫酸價格便宜，儲運方便，廢酸回收處理后可重新使用，因此，在目前生產中，多采用硫酸酸洗。只在有特殊技術要求（如對氫脆敏感的高強度合金結構鋼酸洗）時，才采用鹽酸酸洗。高合金鋼和有色合金需要使用多種酸混合溶液進行酸洗，有時還須使用堿一酸復合酸洗。酸洗清理的表面品質高，清理后鍛件的表面缺陷（如發(fā)裂、折紋等）顯露清晰，便于檢查。對鍛件上難清理的部位，如深孔、凹槽等比較有效，而且鍛件也不會產生變