鍛 壓
鍛壓是鍛造和沖壓的合稱,,是利用鍛壓機械的錘頭,、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力,,使之產(chǎn)生塑性變形,,從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。
在鍛造加工中,,坯料整體發(fā)生明顯的塑性變形,,有較大量的塑性流動;在沖壓加工中,,坯料主要通過改變各部位面積的空間位置而成形,,其內(nèi)部不出現(xiàn)較大距離的塑性流動。鍛壓主要用于加工金屬制件,,也可用于加工某些非金屬,,如工程塑料、橡膠,、陶瓷坯、磚坯以及復(fù)合材料的成形等,。
鍛壓和冶金工業(yè)中的軋制,、拔制等都屬于塑性加工,或稱壓力加工,,但鍛壓主要用于生產(chǎn)金屬制件,,而軋制、拔制等主要用于生產(chǎn)板材,、帶材,、管材、型材和線材等通用性金屬材料,。
4 `: Y9 F2 O4 z6 [" Q" ^20世紀(jì)初期,,隨著汽車開始大量生產(chǎn),熱模鍛迅速發(fā)展,,成為鍛造的主要工藝,。20世紀(jì)中期,熱模鍛壓力機,、平鍛機和無砧鍛錘逐漸取代了普通鍛錘,,提高了生產(chǎn)率,,減小了振動和噪聲。隨著鍛坯少無氧化加熱技術(shù),、高精度和高壽命模具,、熱擠壓,成形軋制等新鍛造工藝和鍛造操作機,、機械手以及自動鍛造生產(chǎn)線的發(fā)展,,鍛造生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)效果不斷提高。
冷鍛的出現(xiàn)先于熱鍛,。早期的紅銅,、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛的,。冷鍛在機械制造中的應(yīng)用到20世紀(jì)方得到推廣,,冷鐓、冷擠壓,、徑向鍛造,、擺動輾壓等相繼發(fā)展,逐漸形成能生產(chǎn)不需切削加工的精密制件的高效鍛造工藝,。
早期的沖壓只利用鏟,、剪、沖頭,、手錘,、砧座等簡單工具,通過手工剪切,、沖孔,、鏟鑿、敲擊使金屬板材(主要是銅或銅合金板等)成形,,從而制造鑼,、鐃、鈸等樂器和罐類器具,。隨著中,、厚板材產(chǎn)量的增長和沖壓液壓機和機械壓力機的發(fā)展,沖壓加工也在19世紀(jì)中期開始機械化,。
1905年美國開始生產(chǎn)成卷的熱連軋窄帶鋼,,1926年開始生產(chǎn)寬帶鋼,以后又出現(xiàn)冷連軋帶鋼,。同時,,板、帶材產(chǎn)量增加,質(zhì)量提高,,成本降低,。結(jié)合船舶、鐵路車輛,、鍋爐,、容器、汽車,、制罐等生產(chǎn)的發(fā)展,,沖壓已成為應(yīng)用最廣泛的成形工藝之一。
; h2 z* L; V& C6 i6 K: R鍛壓主要按成形方式和變形溫度進(jìn)行分類,。按成形方式鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類,;按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓,、溫鍛壓和等溫鍛壓等,。
熱鍛壓是在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性,,有利于提高工件的內(nèi)在質(zhì)量,,使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力,,降低所需鍛壓機械的噸位,。但熱鍛壓工序多,工件精度差,,表面不光潔,,鍛件容易產(chǎn)生氧化、脫碳和燒損,。
2 a, s5 m5 V; h- \冷鍛壓是在低于金屬再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的鍛壓,,通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓,而將在高于常溫,、但又不超過再結(jié)晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高,,表面較光潔而變形抗力不大,。
在常溫下冷鍛壓成形的工件,其形狀和尺寸精度高,,表面光潔,,加工工序少,便于自動化生產(chǎn),。許多冷鍛,、冷沖壓件可以直接用作零件或制品,而不再需要切削加工。但冷鍛時,,因金屬的塑性低,,變形時易產(chǎn)生開裂,變形抗力大,,需要大噸位的鍛壓機械,。
5 V1 q3 G2 V: P- N) ^等溫鍛壓是在整個成形過程中坯料溫度保持恒定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性,,或是為了獲得特定的組織和性能,。等溫鍛壓需要將模具和坯料一起保持恒溫,所需費用較高,,僅用于特殊的鍛壓工藝,,如超塑成形。
6 I5 _9 n' p) L. V: U/ g鍛壓可以改變金屬組織,,提高金屬性能,。鑄錠經(jīng)過熱鍛壓后,原來的鑄態(tài)疏松,、孔隙,、微裂等被壓實或焊合;原來的枝狀結(jié)晶被打碎,,使晶粒變細(xì),;同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布,使組織均勻,,從而獲得內(nèi)部密實,、均勻、細(xì)微,、綜合性能好,、使用可靠的鍛件。鍛件經(jīng)熱鍛變形后,,金屬是纖維組織,;經(jīng)冷鍛變形后,金屬晶體呈有序性,。
; }. v. N/ l t2 h鍛壓是使金屬進(jìn)行塑性流動而制成所需形狀的工件,。金屬受外力產(chǎn)生塑性流動后體積不變,而且金屬總是向阻力最小的部分流動,。生產(chǎn)中,,常根據(jù)這些規(guī)律控制工件形狀,實現(xiàn)鐓粗拔長,、擴孔,、彎曲,、拉深等變形。
鍛壓出的工件尺寸精確,、有利于組織批量生產(chǎn),。模鍛、擠壓,、沖壓等應(yīng)用模具成形的尺寸精確,、穩(wěn)定�,?刹捎酶咝у憠簷C械和自動鍛壓生產(chǎn)線,,組織專業(yè)化大批量或大量生產(chǎn)。
鍛壓的生產(chǎn)過程包括成形前的鍛坯下料,、鍛坯加熱和預(yù)處理,;成形后工件的熱處理、清理,、校正和檢驗,。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機,。鍛錘具有較大的沖擊速度,,利于金屬塑性流動,但會產(chǎn)生震動,;液壓機用靜力鍛造,,有利于鍛透金屬和改善組織,工作平穩(wěn),,但生產(chǎn)率低,;機械壓力機行程固定,易于實現(xiàn)機械化和自動化,。
i! q6 l! r# \2 T4 L* G9 {未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量,、發(fā)展精密鍛造和精密沖壓技術(shù)、研制生產(chǎn)率和自動化程度更高的鍛壓設(shè)備和鍛壓生產(chǎn)線,、發(fā)展柔性鍛壓成形系統(tǒng),、發(fā)展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發(fā)展。
提高鍛壓件的內(nèi)在質(zhì)量,,主要是提高它們的機械性能(強度,、塑性、韌性,、疲勞強度)和可靠度,。這需要更好地應(yīng)用金屬塑性變形理論,;應(yīng)用內(nèi)在質(zhì)量更好的材料,;正確進(jìn)行鍛前加熱和鍛造熱處理,;更嚴(yán)格和更廣泛地對鍛壓件進(jìn)行無損探傷。
" w6 |* w/ W% P& z/ \+ s* x少,、無切削加工是機械工業(yè)提高材料利用率,、提高勞動生產(chǎn)率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少,、無氧化加熱,,以及高硬、耐磨,、長壽模具材料和表面處理方法的發(fā)展,,將有利于精密鍛造、精密沖壓的擴大應(yīng)用,。
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