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發(fā)表于 2012-6-2 08:45:21
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鍛造技術(shù)及種類
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7 B( _3 L& B8 g* x/ d) D" j! Z2006-7-18 14:56:30 【文章字體：大 中 小】 打印 收藏 關(guān)閉 " t# s- B) f6 x7 h! M/ |$ S
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鍛造
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對金屬坯料（不含板材）施加外力,，使其產(chǎn)生塑性變形、改變尺寸,、形狀及改善性能,用以制造機(jī)械零件,、工件、工具或毛坯的成形加工方法,。$ ?6 v. p- B* V) i, b. i. p) ^& u* |
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鍛造的種類和特點
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當(dāng)溫度超過300℃-400℃（鋼的藍(lán)脆區(qū)）,，達(dá)到700℃-800℃時，變形阻力將急劇減小，變形能也得到很大改善,。根據(jù)在不同的溫度區(qū)域進(jìn)行的鍛造,，針對鍛件質(zhì)量和鍛造工藝要求的不同，可分為冷鍛,、溫鍛,、熱鍛三個成型溫度區(qū)域。原本這種溫度區(qū)域的劃分并無嚴(yán)格的界限,，一般地講,，在有再結(jié)晶的溫度區(qū)域的鍛造叫熱鍛，不加熱在室溫下的鍛造叫冷鍛,。
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& V+ F2 w; l" B9 K( J' V! C 在低溫鍛造時,，鍛件的尺寸變化很小。在700℃以下鍛造,，氧化皮形成少,，而且表面無脫碳現(xiàn)象。因此,，只要變形能在成形能范圍內(nèi),，冷鍛容易得到很好的尺寸精度和表面光潔度。只要控制好溫度和潤滑冷卻,，700℃以下的溫鍛也可以獲得很好的精度,。熱鍛時，由于變形能和變形阻力都很小,，可以鍛造形狀復(fù)雜的大鍛件,。要得到高尺寸精度的鍛件，可在900℃-1000℃溫度域內(nèi)用熱鍛加工,。另外,，要注意改善熱鍛的工作環(huán)境。鍛模壽命（熱鍛2-5千個,，溫鍛1-2萬個,，冷鍛2-5萬個）與其它溫度域的鍛造相比是較短的，但它的自由度大,，成本低,。
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" X7 v0 m, g' }8 F p 坯料在冷鍛時要產(chǎn)生變形和加工硬化，使鍛模承受高的荷載,，因此,，需要使用高強(qiáng)度的鍛模和采用防止磨損和粘結(jié)的硬質(zhì)潤滑膜處理方法。另外,，為防止坯料裂紋,，需要時進(jìn)行中間退火以保證需要的變形能力,。為保持良好的潤滑狀態(tài)，可對坯料進(jìn)行磷化處理,。在用棒料和盤條進(jìn)行連續(xù)加工時,，目前對斷面還不能作潤滑處理，正在研究使用磷化潤滑方法的可能,。 ! m3 y2 k6 n, g, [. x
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根據(jù)坯料的移動方式,，鍛造可分為自由鍛、鐓粗,、擠壓,、模鍛、閉式模鍛,、閉式鐓鍛,。閉式模鍛和閉式鐓鍛由于沒有飛邊，材料的利用率就高,。用一道工序或幾道工序就可能完成復(fù)雜鍛件的精加工,。由于沒有飛邊，鍛件的受力面積就減少,，所需要的荷載也減少,。但是，應(yīng)注意不能使坯料完全受到限制,，為此要嚴(yán)格控制坯料的體積,，控制鍛模的相對位置和對鍛件進(jìn)行測量，努力減少鍛模的磨損,。
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根據(jù)鍛模的運(yùn)動方式，鍛造又可分為擺輾,、擺旋鍛,、輥鍛、楔橫軋,、輾環(huán)和斜軋等方式,。擺輾、擺旋鍛和輾環(huán)也可用精鍛加工,。為了提高材料的利用率,，輥鍛和橫軋可用作細(xì)長材料的前道工序加工。與自由鍛一樣的旋轉(zhuǎn)鍛造也是局部成形的,，它的優(yōu)點是與鍛件尺寸相比,，鍛造力較小情況下也可實現(xiàn)形成。包括自由鍛在內(nèi)的這種鍛造方式,，加工時材料從模具面附近向自由表面擴(kuò)展,，因此,，很難保證精度，所以,，將鍛模的運(yùn)動方向和旋鍛工序用計算機(jī)控制,，就可用較低的鍛造力獲得形狀復(fù)雜、精度高的產(chǎn)品,。例如生產(chǎn)品種多,、尺寸大的汽輪機(jī)葉片等鍛件。: f- u- ?. g) L& l! y/ R
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鍛造設(shè)備的模具運(yùn)動與自由度是不一致的,，根據(jù)下死點變形限制特點,，鍛造設(shè)備可分為下述四種形式：
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· 限制鍛造力形式：油壓直接驅(qū)動滑塊的油壓機(jī)。 ; A# ]- ?8 ]' `$ e$ z! u) p9 X/ z
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· 準(zhǔn)沖程限制方式：油壓驅(qū)動曲柄連桿機(jī)構(gòu)的油壓機(jī),。 - G9 `" p$ `1 m9 T& i" Q; Q( \
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· 沖程限制方式：曲柄,、連桿和楔機(jī)構(gòu)驅(qū)動滑塊的機(jī)械式壓力機(jī)。 % L, t y6 O v1 p$ ?" T' t# I6 Y
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· 能量限制方式：利用螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機(jī),。
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# x$ j! h7 L& e* C 為了獲得高的精度應(yīng)注意防止下死點處過載,，控制速度和模具位置。因為這些都會對鍛件公差,、形狀精度和鍛模壽命有影響,。另外，為了保持精度,，還應(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙,、保證剛度，調(diào)整下死點和利用補(bǔ)助傳動裝置等措施,。; V0 z* E; Y* }! g8 Z" j" W
! b$ [: A4 ^! {. y) B2 o/ U$ v0 A5 ? 此外,，根據(jù)滑塊運(yùn)動方式還有滑塊垂直和水平運(yùn)動（用于細(xì)長件的鍛造、潤滑冷卻和高速生產(chǎn)的零件鍛造）方式之分,，利用補(bǔ)償裝置可以增加其它方向的運(yùn)動,。上述方式不同，所需的鍛造力,、工序,、材料的利用率、產(chǎn)量,、尺寸公差和潤滑冷卻方式都不一樣,，這些因素也是影響自動化水平的因素。
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' g/ K4 f# F: n: m 鍛件與鑄件相比有什么特點
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" s% }3 d1 ~( Y6 _/ i# U$ s 金屬經(jīng)過鍛造加工后能改善其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能,。鑄造組織經(jīng)過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結(jié)晶,，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的等軸再結(jié)晶組織,，使鋼錠內(nèi)原有的偏析,、疏松,、氣孔、夾渣等壓實和焊合,，其組織變得更加緊密,，提高了金屬的塑性和力學(xué)性能。. U1 m, p1 V4 l8 `
0 s* r. C' u$ ~5 k$ S% q3 L7 W7 G 一般說來,，鑄件的力學(xué)性能低于同材質(zhì)的鍛件力學(xué)性能,。此外，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(xué)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,。
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飛機(jī)鍛件
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按重量計算,，飛機(jī)上有85%左右的的構(gòu)件是鍛件。飛機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪盤,、后軸頸（空心軸）,、葉片、機(jī)翼的翼梁, 機(jī)身的肋筋板,、輪支架,、起落架的內(nèi)外筒體等都是涉及飛機(jī)安全的重要鍛件。飛機(jī)鍛件多用高強(qiáng)度耐磨,、耐蝕的鋁合金,、鈦合金、鎳基合金等貴重材料制造,。為了節(jié)約材料和節(jié)約能源,，飛機(jī)用鍛件大都采用模鍛或多向模鍛壓力機(jī)來生產(chǎn)。
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汽車鍛, ^- F. Y% K- e) U, K- x
7 U( |6 g6 N' v3 x 按重量計算,，汽車上有17%-19%的鍛件。一般的汽車由車身,、車箱,、發(fā)動機(jī)、前橋,、后橋,、車架、變速箱,、傳動軸,、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等15個部件構(gòu)成汽車鍛件的特點是外形復(fù)雜,、重量輕、工況條件差,、安全度要求高,。如汽車發(fā)動機(jī)所使用的曲軸、連桿,、凸輪軸,、前橋所需的前梁、轉(zhuǎn)向節(jié),、后橋使用的半軸,、半軸套管、橋箱內(nèi)的傳動齒輪等等,，無一不是有關(guān)汽車安全運(yùn)行的關(guān)鍵鍛件,。
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( @$ T! c/ ~4 [: p 柴油機(jī)鍛件6 `, b3 n" O, [+ I
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柴油機(jī)是動力機(jī)械的一種，它常用來作發(fā)動機(jī),。以大型柴油機(jī)為例,，所用的鍛件有汽缸蓋、主軸頸,、曲軸端法蘭輸出端軸,、連桿、活塞桿,、活塞頭,、十字頭銷軸、曲軸傳動齒輪,、齒圈,、中間齒輪和染油泵體等十余種。- x- W& q m9 f
( z! T" I) `$ q* L: W+ o# c 船用鍛件
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0 [* o8 W3 ~4 q0 w1 | 船用鍛件分為三大類,，主機(jī)鍛件,、軸系鍛件和舵系鍛件。主機(jī)鍛件與柴油機(jī)鍛件一樣,。軸系鍛件有推力軸,、中間軸艉軸等。舵系鍛件有舵桿,、舵柱,、舵銷等。# X& O& ~9 D5 ~; E
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兵器鍛件
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鍛件在兵器工業(yè)中占有極其重要的地位,。按重量計算,，在坦克中有60%是鍛件�,；鹋谥械呐诠�,、炮口制退器和炮尾,，步兵武器中的具有膛線的槍管及三棱刺刀、火箭和潛艇深水炸彈發(fā)射裝置和固定座,、核潛艇高壓冷卻器用不銹鋼閥體,、炮彈、槍彈等,，都是鍛壓產(chǎn)品,。除鋼鍛件以外，還用其它材料制造武器,。
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" n# H- N# v0 w0 E' @ 石油化工鍛件
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鍛件在石油化工設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用,。如球形儲罐的人孔、法蘭,，換熱器所需的各種管板,、對焊法蘭催化裂化反應(yīng)器的整鍛筒體（壓力容器），加氫反應(yīng)器所用的筒節(jié),，化肥設(shè)備所需的頂蓋,、底蓋、封頭等均是鍛件,。
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! `4 [' _/ f* k/ ` 礦山鍛件2 z( r) j" A1 o% @( O4 ]
0 L3 ~0 _/ _% L2 Q+ T$ E1 A 按設(shè)備重量計算,，礦山設(shè)備中鍛件的比重為12-24%。礦山設(shè)備有：采掘設(shè)備 卷揚(yáng)設(shè)備 破碎設(shè)備 研磨設(shè)備 洗選設(shè)備 燒結(jié)設(shè)備,。
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核電鍛件2 l. ?* g/ Q- R5 T1 z4 s, \: _2 x
" l) |( U0 d# Y" ^) ]' v 核電分為壓水堆和沸水堆兩類,。核電站主要的大鍛件可分為壓力殼和堆內(nèi)構(gòu)件兩大類。 壓力殼含：筒體法蘭,、管嘴段,、管嘴、上部筒體,、下部筒體,、筒體過渡段、螺栓等,。 堆內(nèi)構(gòu)件是在高溫,、高壓、強(qiáng)中子幅照,、硼酸水腐蝕,、沖刷和水力振動等嚴(yán)峻條件下工作的，所以要選用18-8奧氏不銹鋼來制作,。
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火電鍛件 # h/ }9 g2 j/ `( n& v. W) G8 W* i
4 G$ p, t' X& e7 _. c' E+ m) Z; h 火力發(fā)電設(shè)備中有四大關(guān)鍵鍛件，即汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和護(hù)環(huán),，以及汽輪機(jī)中的葉輪與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子,。
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! k3 R G/ e7 k; N6 j l 水電鍛件
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' F# |! `. k( V- K b$ J 水力發(fā)電站設(shè)備中的重要鍛件有水輪機(jī)大軸,、水輪發(fā)電機(jī)大軸、鏡板,、推力頭等,。
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