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鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產(chǎn)生塑性變形,以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì),統(tǒng)稱鍛壓。
鍛造是機械制造中常用的成形方法。通過鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞,鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件,除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外,多采用鍛件。
鍛造按坯料在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工,熱鍛是在高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度上加工。有時還將處于加熱狀態(tài),但溫度不超過再結(jié)晶溫度時進行的鍛造稱為溫鍛。不過這種劃分在生產(chǎn)中并不完全統(tǒng)一。
鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續(xù)性,使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致,金屬流線完整,可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫擠壓等工藝生產(chǎn)的鍛件,都是鑄件所無法比擬的鍛件是金屬被施加壓力,通過塑性變形塑造要求的形狀或合適的壓縮力的物件。這種力量典型的通過使用鐵錘或壓力來實現(xiàn)。
鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼,其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。 金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。
一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好,形狀和尺寸準確,表面質(zhì)量好,便于組織批量生產(chǎn)。只要合理控制加熱溫度和變形條件,不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良的鍛件。
鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態(tài)組織,有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形,將柱狀晶破碎為細晶粒,將疏松壓實,才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機械性能。
經(jīng)壓制和燒結(jié)成的粉末冶金預(yù)制坯,在熱態(tài)下經(jīng)無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度,具有良好的機械性能,并且精度高,可減少后續(xù)的切削加工。粉末鍛件內(nèi)部組織均勻,沒有偏析,可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠高于一般棒材的價格,在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。
對澆注在模膛的液態(tài)金屬施加靜壓力,使其在壓力作用下凝固、結(jié)晶、流動、塑性變形和成形,就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法,特別適用于一般模鍛難于成形的復(fù)雜薄壁件。
鍛造用料除了通常的材料,如各種成分的碳素鋼和合金鋼,其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外,鐵基高溫合金,鎳基高溫合金,鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成,只是這些合金由于其塑性區(qū)相對較窄,所以鍛造難度會相對較大,不同材料的加熱溫度,開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。
鍛造法蘭,拔長是使坯料的長度增加,截面減小的鍛造工序,通常用來生產(chǎn)軸類件毛坯,如車床主軸、連桿等。法蘭分螺紋連接(絲扣連接)法蘭、焊接法蘭和卡夾法蘭。法蘭都是成對使用的,低壓管道可以使用絲接法蘭,四公斤以上壓力的使用焊接法蘭。
兩片法蘭盤之間加上密封墊,然后用螺栓緊固。不同壓力的法蘭厚度不同,它們使用的螺栓也不同。顯著提高金屬材料的塑性,坯料的流動性好,易充填模具型腔,鍛后工件尺寸精度高,機械加工余量小,甚至不用機加工。選取鋼坯下料、加熱、成形、鍛后冷卻。
鍛造工藝方法有自由鍛、模鍛和胎模鍛。生產(chǎn)時,按鍛件質(zhì)量大小,生產(chǎn)批量多少選擇不同鍛造方法。鑄造法蘭,毛坯形狀尺寸準確,加工量小,成本低,但有鑄造缺陷,鑄件內(nèi)部組織流線型較差。鍛造法蘭一般比鑄造法蘭含碳低不易生銹,鍛件流線型好。
組織比較致密,機械性能優(yōu)于鑄造法蘭;鍛造工藝不當也會出現(xiàn)晶粒大或不均,硬化裂紋現(xiàn)象,鍛造成本高于鑄造法蘭。鍛件比鑄件能承受更高的剪切力和拉伸力。極大降低金屬的流變抗力,其總壓力相當于普通模鍛的10-20%。節(jié)省了設(shè)備投資和動力消耗。
法蘭(Flange),又叫法蘭凸緣盤或突緣。法蘭是軸與軸之間相互連接的零件,用于管端之間的連接。鐓粗是對原坯料沿軸向鍛打,使其高度減低、橫截面增大的操作過程。這種工序常用于鍛造齒輪坯和其他圓盤形類鍛件。鐓粗分為全部鐓粗和局部鍛粗兩種。