集美大學鍛造知識點整理

名詞說明：氧化*：鋼料加熱到高溫時，表層中的鐵及爐內的氧化性氣體發(fā)生化學反應，在鋼料表面形成氧化鐵即氧化皮。脫碳：鋼料表層的碳和爐氣中的某些氣體發(fā)生化學反應，使鋼料表層的碳含量降低，這種現(xiàn)象稱為脫碳。過熱：由于加熱溫度過高，加熱時間過長而引起晶粒過分長大的現(xiàn)象稱為過熱。過燒：金屬加熱到接近其熔化溫度，在此溫度下停留時間過長，顯微組織除晶粒粗大外，晶界發(fā)生氧化、熔化，有時出現(xiàn)裂紋，金屬表面粗糙，甚至呈橘皮狀，稱為過燒。加熱規(guī)范：是指金屬坯料從裝爐起先到加熱完了整個過程，對爐子溫度和坯料溫度隨時間改變的規(guī)定。加熱速度：金屬表面溫度上升的速度。溫度頭：當坯料表面加熱到始鍛溫度時，爐溫柔坯料表面的溫差稱為溫度頭。鍛造比：即KL是表示鍛件變形程度的指標，它是指在鍛造過程中，鍛件鐓粗或拔長前后的截面積之比或高度之比。錘鍛模中心：錘鍛模中心指錘鍛模燕尾中心線及燕尾上鍵槽中心線的交點，它位于錘桿軸心線上，應是鍛錘打擊力的作用中心。沖孔走樣及其緣由：走樣：開式?jīng)_孔時，坯料高度減小，外徑上小下大，上端面中心下凹，下端面中心凸起的現(xiàn)象。緣由：環(huán)壁厚度D0/d太小，D0/d越小，沖孔件走樣越嚴峻。聚集規(guī)則：聚集第一規(guī)則：當長徑比ψ≤3,且端部較平整時,可在平鍛機一次行程中自由鐓粗到隨意大直徑而不產生彎曲,ψ允=3。聚集其次規(guī)則：當長徑比ψ＞ψ允,在凹模圓柱形模膛內聚集時，可進行正常局部鐓粗而不產生折疊所允許外露的坯料長度f的條件：①Dm≤1.5d0時，f≤d0②Dm≤1.25d0時，f≤1.5d0聚集第三規(guī)則：當長徑比ψ＞ψ允,在凸模錐形模膛內聚集時，可進行正常局部鐓粗而不產生折疊所允許外露的坯料長度f的條件：①Dm≤1.5d0時，f≤2d0②Dm≤1.25d0時，f≤3d0螺旋壓力機力能關系：指一次打擊后毛坯消耗的變形功、機械損耗的摩擦功及打擊力之間的關系。鍛造余塊：為了簡化鍛件外形或依據(jù)鍛造工藝須要，零件上較小的孔、狹窄的凹槽、直徑差較小而長度不大的臺階等難于鍛造的地方，通常須要填滿金屬，這部分附加的金屬叫做鍛造余塊。學問點梳理：1.自由鍛工序的分類：基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、芯軸擴孔、芯軸拔長、彎曲、切割、錯移、扭轉協(xié)助工序：壓鉗把、倒棱、壓痕修正工序：校正、滾圓、平整2.自由鍛工藝規(guī)程內容：依據(jù)零件圖繪制鍛件圖；確定坯料的質量和尺寸；制定變形工藝和確定鍛造比；選擇鍛造設備；確定鍛造溫度范圍，制定坯料加熱和鍛件冷卻規(guī)范；制定鍛件的技術條件和檢驗要求；填寫工藝規(guī)程卡片。3.鋼錠缺陷的位置：鋼錠的內部缺陷主要集中在冒口、底部及中心部分，其中冒口和底部作為廢料應予切除。4.白點：白點是隱藏在鋼坯內部的一種缺陷，會顯著降低鋼的韌性。白點是由于鋼中存在肯定量的氫和各種內應力共同作用下產生的，當鋼中含氫量較多和熱壓力加工后冷卻太快時簡潔產生白點。為避開產生白點，首先應提高鋼的冶煉質量，盡可能降低氫的含量；其次在熱加工后采納緩慢冷卻的方法，讓氫充分逸出和減小各種內應力。氫在650℃及350℃時，在鋼中擴散速度很大，在此溫度旁邊保溫停留，便可使氫大量擴散出去。鋼中組織應力是由奧氏體轉變引起的。因此，要求奧氏體轉變快速、勻稱、完全，則組織應力可減小。珠光體鋼在620-660℃，馬氏體鋼在580-660℃及280-320℃時奧氏體轉變最快，故當鍛件冷卻到上述溫度進行等溫轉變時，可以大大減小組織應力。5.鍛造溫度范圍：鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度區(qū)間確定原則：金屬在鍛造溫度范圍內應具有較高的塑性和較小的變形抗力，使鍛件獲得良好的內部組織和力學性能。在此前提下，為了削減鍛造火次，降低消耗，提高生產效率并便利現(xiàn)場操作，應力求擴大鍛造溫度范圍。基本方法：運用合金相圖、塑性圖、抗力圖及再結晶圖等，從塑性、變形抗力和鍛件的組織性能三個方面進行綜合分析，確定出合理的鍛造溫度范圍，并在生產實踐中檢驗和修訂。6.粗鐓的分類及缺陷：分類：①平砧鐓粗②墊環(huán)鐓粗③局部鐓粗鐓粗時簡潔出現(xiàn)鼓肚、側表面裂紋和內部組織不勻稱等缺陷。7.拔長方法的分類分類：①平砧拔長②型砧拔長③芯軸拔長8.芯軸拔長的缺陷：缺陷：芯軸拔長過程中的主要質量問題是孔內壁裂紋（尤其是端部孔壁）和壁厚不均。緣由：內壁金屬由于彎曲作用受切向拉應力；內孔壁長時間及芯軸接觸，溫度較低，塑性較差。措施：鍛件兩端部鍛造終了的溫度比一般的終鍛溫度高100~150℃；鍛造前芯軸應預熱到150~250℃9.拔長方法：（1）螺旋式翻轉送進法（2）往復翻轉送進法（3）單面壓縮法10.擴孔方法的分類：分類：①沖子擴孔②芯軸擴孔③輾壓擴孔11.自由鍛設備噸位確定方法：①理論計算法②閱歷類比法12．開式、閉式模鍛三階段及其特點：開式模鍛的三個階段：（1）起先模壓到金屬及模具側壁接觸為止；（2）金屬充溢模膛；（3）金屬充溢模膛后，多余金屬由飛邊流出。第Ⅰ階段由起先模壓到金屬及模具側壁接觸為止，這個階段的變形猶如孔板間鐓粗(在沒有孔腔時猶如自由鐓粗)。

第Ⅱ階段在第Ⅱ階段，金屬也有兩個流淌方向：一部分金屬充填模膛；另一部分金屬由橋口處流出形成飛邊，并漸漸減薄。由于模壁阻力，特殊是飛邊橋口部分的阻力作用，迫使金屬充溢模膛。此階段金屬在兩個方向流淌阻力明顯增大，處于三向壓應力的狀態(tài)，此階段是鍛件的成形的關鍵階段。第Ⅲ階段第Ⅲ階段主要是將多余的金屬排入飛邊槽。此時流淌分界面已不存在，變形僅發(fā)生在分模面旁邊的區(qū)域內，其他部位則處于彈性狀態(tài)。變形區(qū)的應力應變狀態(tài)及薄件鐓粗相同，如圖5-4所示。此階段是模鍛變形抗力最大的階段。閉式模鍛的三個階段：（1）第Ⅰ階段——基本成形階段

（2）第Ⅱ階段——充溢階段

（3）第Ⅲ階段——形成縱向飛邊階段第Ⅰ階段基本成形階段此階段由起先變形至金屬基本充溢模膛。此階段變形力的增加相對較慢。第Ⅱ階段充溢階段第Ⅱ階段是由第1階段結束到金屬完全充溢模膛為止。此階段變形力將急劇增加，但變形量卻很小。此階段起先時，坯料端部的錐形區(qū)和坯料中心區(qū)都處于三向（或接近等）壓應力狀態(tài)。第Ⅲ階段形成縱向飛邊此階段坯料基本上已成為不變形的剛性體，只有在極大的模壓力作用下，或在足夠的打擊能量作用下，才能使端部的金屬產生變形流淌，形成縱向飛邊。這個階段的變形對閉式模鍛有害無益，它不僅影響模具壽命，而且簡潔產生過大的縱向飛邊，清除比較困難。13.錘上模鍛、機械壓力機模鍛、螺旋壓力機模鍛是否打靠：錘上模鍛——不打靠機械壓力機模鍛——不打靠螺旋壓力機模鍛——打靠14.平鍛機、水壓機模鍛的特點（圓角、斜度）（鍛模結構、材料）（1）平鍛機：有兩個相互垂直的分模面，斜度可以小一些，甚至個別可以不設分模面。面及面的過渡處要有足夠大的圓角。平鍛模由沖頭、成型凹模、凹模體組成，凹模體（45、40Cr）（2）水壓機模鍛：液壓機上設有頂出裝置，模鍛斜度可以小一些，甚至不設斜度。上模的斜度應比下模大。圓角半徑宜取大一些。鍛模結構采納整體式或者組合式，模具材料可以運用鑄鋼。分析題：1.錘鍛、機鍛分模面的選取（要求畫出兩個鍛件圖）P189錘鍛分模面：分模面的選用涉及選擇鍛造方位和確定分模位置兩個方面。鍛造方位選擇的原則：（1）基本原則：不允許存在鉛垂方向（及很小偏角范圍內）平行光線不能直達的區(qū)域，否則鍛件成形后無法取出。（2）盡量鍛出較多凹擋是選擇鍛造方位須要照看的重點。（3）模膛深度較淺是鍛造方位選擇的另一重要動身點。因為模膛太深，難于填充，會增加飛邊消耗；且鍛件難于出模。（4）上模填充效果比下模好得多，所以鍛件的困難部分及模膛相對深度較大的部分應盡可能由上模成形。分模面位置確定：（1）分模面的詳細位置一般選在鍛件側面的中部，以便實時目測發(fā)覺錯差，也便于切邊。（2）留意發(fā)揮塑性成形能較合理分布顯微組織的優(yōu)勢。（3）粗加工的基準避開選在分模線上。機鍛分模面：多數(shù)狀況下，機鍛及錘鍛分模面位置相同。由于壓力機具備頂出機構，使得機鍛分模面位置可區(qū)分于錘鍛。2.畫自由鍛鍛件圖（不用標尺寸，只須要畫出余塊余量）P75/P42、43鍛件類型：①實心圓柱體軸桿類鍛件②實心矩形斷面類鍛件③盤餅類鍛件主要工序：鍛件類型基本工序協(xié)助工序修整工序實心圓柱體軸桿類鍛件拔長/鐓粗+拔長倒棱滾圓實心矩形斷面類鍛件拔長/鐓粗+拔長盤餅類鍛件鐓粗（墊環(huán)鐓粗/局部鐓粗）、沖孔倒棱滾圓、平整第三章1.金屬鍛前加熱的主要缺陷有哪幾種？產生的緣由是什么？有哪些防止措施？氧化鋼料加熱到高溫時，表層中的鐵及爐內的氧化性氣體發(fā)生化學反應，在鋼料表面形成氧化鐵即氧化皮。爐氣成分加熱溫度加熱時間鋼的成分實行快速加熱、限制爐內氣氛、采納愛護涂料、運用愛護氣層、使鋼料及氧化性氣氛隔絕、少無氧化火焰加熱等措施脫碳鋼料表層的碳和爐氣中的某些氣體發(fā)生化學反應，使鋼料表層的碳含量降低，這種現(xiàn)象稱為脫碳。爐氣成分加熱溫度加熱時間鋼的成分進行快速加熱，縮短鋼在高溫區(qū)域停留的時間；正確選擇加熱溫度，適當調整和限制爐內氣氛，多易脫碳的鋼使爐內保持氧化氣氛，使氧化速度大于脫碳速度過熱由于加熱溫度過高，加熱時間過長而引起晶粒過分長大的現(xiàn)象稱為過熱。金屬過熱溫度及化學成分有關嚴格限制加熱溫度，縮短高溫保溫時間。裝爐時不要將金屬放在爐內局部高溫處。應保證鍛件有足夠的的變形量，鍛造比越大，效果越顯著。適當限制冷卻速度，以限制析出相的數(shù)量和密度。避開采納中等冷卻速度過燒金屬加熱到接近其熔化溫度，在此溫度下停留時間過長，顯微組織除晶粒粗大外，晶界發(fā)生氧化、熔化，有時出現(xiàn)裂紋，金屬表面粗糙，甚至呈橘皮狀，稱為過燒。金屬過燒溫度受化學成分影響過燒的金屬不能復原削減和防止過燒的方法就是嚴格執(zhí)行加熱規(guī)范，防止爐子跑溫，不要把坯料放在爐內局部溫度過高的區(qū)域。裂紋由于溫度不均，出現(xiàn)表層和心部的不勻稱膨脹，產生的溫度應力表層和心部先后發(fā)生相變，由于相變前后組織的比體積發(fā)生改變，產生組織應力溫度應力和組織應力疊加，超過強度極限就會產生裂紋導溫性膨脹系數(shù)比體積低溫階段緩慢加熱，使溫度及組織分布勻稱

2.鍛造溫度范圍如何確定？為什么中碳鋼要加熱到單相區(qū)鍛造，而高碳鋼要加熱到雙相區(qū)鍛造？鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的一段溫度區(qū)間確定原則：金屬在鍛造溫度范圍內應具有較高的塑性和較小的變形抗力，使鍛件獲得良好的內部組織和力學性能。在此前提下，為了削減鍛造火次，降低消耗，提高生產效率并便利現(xiàn)場操作，應力求擴大鍛造溫度范圍?；痉椒ǎ哼\用合金相圖、塑性圖、抗力圖及再結晶圖等，從塑性、變形抗力和鍛件的組織性能三個方面進行綜合分析，確定出合理的鍛造溫度范圍，并在生產實踐中檢驗和修訂。中碳鋼鍛造溫度處于奧氏體單相區(qū)時,組織勻稱,塑性良好;高碳鋼鍛造溫度處于奧氏體及滲碳區(qū),在此溫度區(qū)間鍛造,可借助塑性變形將析出的滲碳體打碎成彌散分布,以避開高于Acm線終鍛后在鍛件冷卻過程中沿晶界析出網(wǎng)狀碳化物3.為什么要采納多段加熱規(guī)范？由于高合金鋼冷錠及大型碳素鋼、結構鋼冷錠的導溫性較差，且坯料體積較大，若不采納多段式加熱，讓溫度充分勻稱傳播，會在坯料內部形成巨大的溫度應力，可能會導致開裂等缺陷。4.均熱保溫的目的是什么？低溫裝爐溫度下保溫目的是減小坯料斷面溫差，防止因溫度應力而引起裂開。中溫800-810℃保溫的目的是減小前段加熱后坯料斷面上的溫差，減小溫度應力，并縮短坯料在鍛造溫度下的保溫時間，以削減氧化、脫碳，甚至過熱過燒。對于有相變的鋼種，更須要此階段的均熱保溫，以防止產生組織應力裂紋。鍛造溫度下的保溫，是為了防止坯料中心溫度過低，引起鍛造變形不均，還可以通過高溫擴散作用，使坯料組織勻稱化，以提高塑性，削減變形不均。第四章1.何謂鍛造比？有什么實際意義？鐓粗和拔長時的鍛造比如何表示？鍛造比是表示鍛件變形程度的指標，它是指在鍛造過程中，鍛件鐓粗或者拔長前后的截面積之比或高度之比。鍛造比也是衡量鍛件質量的一個重要指標，它的大小能反映鍛造對鍛件組織和力學性能的影響。（隨著鍛造比增大，鍛件內部缺陷被焊合，鑄態(tài)樹枝晶被打碎，鍛件的縱向和橫向力學性能均可得到提高；鍛造比超過肯定數(shù)值時，由于形成纖維組織，垂直于纖維方向的力學性能急劇下降，導致鍛件出現(xiàn)各項異性。）鐓粗：拔長：2.拔長時坯料易產生哪些缺陷？是什么緣由造成的？如何防止？拔長時易產生如下缺陷：（1）表面橫向裂紋及角部裂紋（2）表面折疊（3）內部縱向裂紋（4）內部橫向裂紋（5）對角線裂紋（6）端面縮口（7）孔壁端部裂紋第六章1.鍛件內、外圓角半徑如何影響鍛件成型和鍛模壽命？模膛：凸、凹圓角正好反于鍛件圓角。Rw?。涸跓崽幚砗瓦\用中，簡潔因應力集中導致模膛開裂。Rn小：模膛簡潔被壓塌，影響鍛件出模。為了便于金屬流淌和填充，并保證模具壽命，鍛件上的凸、凹圓角半徑宜適當加大。Rw=余量+倒角，Rn=（2～3）Rw2.鍛件公差為何呈非對稱分布？外量尺寸上極限偏差大于下極限偏差，內量尺寸上極限偏差小于下極限偏差。實體增大方向一般占公差的2/3，實體減小方向一般占公差的1/3.這樣有利于穩(wěn)定工藝過程，提高錘鍛模運用壽命。3.除考慮收縮率外，熱鍛件圖及鍛件圖還有哪些區(qū)分？（1）形態(tài)方面——沖孔連皮、工藝余塊、加深狹小且深的模膛、刻意過切、定位余塊（2）尺寸方面——收縮率（3）圖面表達——熱鍛件圖上不繪零件輪廓線，不注公差，不標材料牌號，不列及說明形態(tài)無關的技術要求。4.飛邊槽的作用和設計原則有哪些？飛邊槽的作用有：（1）造成足夠大的阻力，迫使金屬充溢模腔（2）作為工藝補償環(huán)節(jié)，容納多余金屬，使鍛件體積基本一樣（3）終鍛后期（打靠時），溫度尚高的飛邊猶如軟墊，能夠緩解上下模硬碰硬，愛護承擊面。設計原則：5.錘鍛模的終鍛模膛和預鍛模膛如何排布？錘鍛模中心：指錘鍛模燕尾中心線及燕尾上鍵槽中心線的交點，它位于錘桿軸心線上，應是鍛錘打擊力的作用中心。模膛中心：鍛造時模膛承受鍛件反作用力的合力作用點叫模膛中心。終鍛模膛及預鍛模膛布排設計的中心任務是最大限度減小模膛中心對鍛模中心的偏移量。6.鍛模破壞主要有哪幾種形式？其緣由是什么？裂開——沖擊裂開、疲憊裂開表層熱裂——受熱膨脹（拉應力），降溫收縮（壓應力）磨損——氧化皮及模膛表面激烈摩擦變形——局部溫度過高，強度下降第七章1.及錘鍛相比，機鍛的工藝特點有哪些？表7-1