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(shí)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(duì)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(jī)械性能均勻、良好,形狀和尺寸準(zhǔn)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(guò)大的塑性變形,將柱狀晶破碎為細(xì)晶粒,將疏松壓實(shí),才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機(jī)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(wú)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(jī)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(méi)有偏析,可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價(jià)格遠(yuǎn)高于一般棒材的價(jià)格,在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。、
對(duì)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(dòng)、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。
不同的鍛造方法有不同的流程,其中以熱模鍛的工藝流程most長(zhǎng),一般順序?yàn)椋哄懪飨铝?鍛坯加熱;輥鍛備坯;模鍛成形;切邊;中間檢驗(yàn),檢驗(yàn)鍛件的尺寸和表面缺陷;鍛件熱處理,用以消除鍛造應(yīng)力,改善金屬切削性能;清理,主要是去除表面氧化皮;矯正;檢查,一般鍛件要經(jīng)過(guò)外觀和硬度檢查,重要鍛件還要經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析、機(jī)械性能、殘余應(yīng)力等檢驗(yàn)和無(wú)損探傷。
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(duì)較窄,所以鍛造難度會(huì)相對(duì)較大,不同材料的加熱溫度,開(kāi)鍛溫度與終鍛溫度都有嚴(yán)格的要求。
鍛件與鑄件相比有什么特點(diǎn)?金屬經(jīng)過(guò)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(guò)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(lái)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(shí)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。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(zhǎng)的使用壽命采用精密模鍛、冷擠壓、溫?cái)D壓等工藝生產(chǎn)的鍛件,都是鑄件所無(wú)法比擬的鍛件是金屬被施加壓力,通過(guò)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(guò)使用鐵錘或壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。鑄件過(guò)程建造了精致的顆粒結(jié)構(gòu),并改進(jìn)了金屬的物理屬性。在零部件的現(xiàn)實(shí)使用中,一個(gè)正確的設(shè)計(jì)能使顆粒流在主壓力的方向。鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成型物件,即把冶煉好的液態(tài)金屬,用澆注、壓射、吸入或其它澆鑄方法注入預(yù)先準(zhǔn)備好的鑄型中,冷卻后經(jīng)落砂、清理和后處理等,所得到的具有一定形狀,尺寸和性能的物件。
1.鍛造加工過(guò)程包括:將材料切割成所需尺寸、加熱、鍛造、熱處理、清理和檢驗(yàn)。在小型人工鍛造中,所有這些操作都由數(shù)名鍛工上手和下手在狹小場(chǎng)所內(nèi)進(jìn)行。他們都暴露于相同的有害環(huán)境和職業(yè)性危害中;在大型鍛造車間,危害隨工作崗位的不同而各異。工作條件盡管工作條件因鍛造形式不同而各異,但具有某些共同特點(diǎn):中等強(qiáng)度的體力勞動(dòng),干熱的小氣候環(huán)境,產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),空氣受煙霧污染。2.工人們同時(shí)暴露于高溫空氣和熱輻射下,導(dǎo)致熱量在體內(nèi)積累,熱量加上代謝的熱量,會(huì)造成散熱失調(diào)和病理變化。8小時(shí)勞動(dòng)的排汗量將隨小氣體環(huán)境、體力消耗以及熱適應(yīng)性程度的不同而異一般在1.5~5升之間,或甚至更高。在較小鍛造車間或離熱源較遠(yuǎn)處,貝哈二氏熱應(yīng)激指數(shù)通常為55~95;但在大型鍛造車間,靠近加熱爐或落錘機(jī)的工作點(diǎn)可能高達(dá)150~190。易引起缺鹽和熱痙攣。在寒冷季節(jié),暴露于小氣候環(huán)境的變化中可能在一定程度上促進(jìn)其適應(yīng)性,但迅速而過(guò)于頻繁的變化,可能構(gòu)成對(duì)健康的危害。大氣污染:作場(chǎng)所的空氣中可能含有煙塵、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫,或者還含有丙烯醛,其濃度取決于加熱爐燃料的種類和所含雜質(zhì),以及燃燒效率、氣流和通風(fēng)狀況。噪聲和振動(dòng):型鍛錘必然會(huì)產(chǎn)生低頻率噪聲和振動(dòng),但也可能有一定的高頻成分,其聲壓級(jí)在95~115分貝之間。工作人員暴露于鍛造振動(dòng)中,可能造成氣質(zhì)性和功能性失調(diào),會(huì)降低工作能力和影響安全。
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